Моделирование определило биомолекулярные условия для активизации гигантских вирусов — Naked Science
8 минут
Мария Азарова

Моделирование определило биомолекулярные условия для активизации гигантских вирусов

4.9

Ученые последовательно воссоздали различные стадии процесса заражения гигантскими вирусами и выяснили, какие условия способствуют высвобождению их генетического материала.

Тупанвирус
Tupanvirus — род ДНК-содержащих вирусов из семейства Mimiviridae. Представители рода признаны одними из крупнейших известных вирусов / © Microscopy Center of UFMG, Brazil

В последние годы ученые обнаруживают все больше гигантских вирусов, которые по своим размерам превышают более 300 нанометров, обладают геномом длиннее 200 тысяч пар оснований, вирионами свыше 0,2 микрометра в диаметре и способны существовать в течение тысячелетий, несмотря на суровые условия. Первый такой “гирус” открыли французские исследователи в 2003 году, за свое сходство с микроорганизмами он получил название «мимивирус». Гигантские вирусы в основном поражают протистов, а вот вопрос о том, подвержены ли им люди, остается дискуссионным.

Хотя специалисты значительно продвинулись в изучении этих вирусов, ключевые аспекты процесса заражения ими клеток и их жизненные циклы продолжают исследовать. Так, группа ученых из Университета штата Мичиган (США) и их коллеги из Бразилии посредством передовых технологий визуализации разработали надежную (по их словам) компьютерную модель для изучения гирусов, идентифицировали и охарактеризовали несколько ключевых белков, ответственных за их активизацию.

«Гигантские вирусы огромны и сложны, — говорит ведущий автор работы, опубликованной в журнале Cell, доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии Кристин Пэрент. — Гигантские вирусы, недавно обнаруженные в Сибири, сохранили способность заражать даже после 30 тысяч лет в условиях вечной мерзлоты».

Прочная внешняя оболочка вирусов — капсид — состоит из белков и может противостоять суровым условиям, защищая вирусный генетический материал (ДНК или РНК) от различных повреждений (например, перепадов температур или радиации). Капсиды мимивируса, тупанвирусов, вируса Самба (Samba virus) и вируса из Антарктиды, которые послужили основой для исследования, имеют форму икосаэдра, правильного выпуклого двадцатигранника. Кроме того, изученные виды обладают уникальным механизмом высвобождения вирусного генома — через точку, которую прозвали «звездными вратами».

Мимивирус под электронным микроскопом / © Ghigo E, Kartenbeck J, Lien P, Pelkmans L, Capo C, Mege JL, Raoult D.

Ученые использовали новый метод для имитации процесса заражения: используя криоэлектронный и сканирующий электронный микроскопы они подвергали различные виды гирусов химическому и внешнему воздействию. «Криоэлектронный микроскоп позволяет нам изучать вирусы и белковые структуры на атомном уровне и фиксировать их в действии. Доступ к этой технологии очень важен”, — отметили специалисты.

В результате авторы исследования установили три типа биомолекулярных условий, при которых “звездные врата” гигантских вирусов открывались и успешно выпускали вирусный геном: низкий уровень pH, высокая температура и повышенное содержание соли. 

«Мы обнаружили, что печать “звездных врат” этой “морской звезды” медленно приоткрывается, оставаясь прикрепленной к капсиду, а не просто выпуская все сразу. Наше описание стратегии высвобождения гигантского вирусного генома означает еще один сдвиг парадигмы в области вирусологии. <…> Эта новая модель позволит ученым надежно и с высокой частотой имитировать стадии заражения, давая путь для будущих исследований и значительно упрощая ход работ”, — подчеркнул Пэрент.

Схема того, как открываются “звездные врата” гигантских вирусов при трех типах условий / © Cryo-EM facility

Благодаря возможности последовательно воссоздавать различные стадии инфекции, ученые также изучили белки, выделяемые вирусом на первом этапе: они управляют многими биологическими процессами, обязательными для заражения. То, что большинство из изученных типов гигантских вирусов одинаково реагировали in vitro, натолкнуло на вывод, что представители этой группы имеют общие характеристики и, вероятно, сходные белки.

«Результаты исследования помогают установить предполагаемые роли многих белков с ранее неизвестными функциями. Мы определили ключевые белки, высвобождаемые на начальных стадиях инфекции, которые помогают опосредовать процесс и завершить захват клетки. <…> Точные функции многих этих белков и то, как они управляют вирусом, служат главными кандидатами для будущих исследований», — подытожили исследователи.

Ранее ученые обнаружили яравирус — представителя группы гигантских вирусов, который пусть и не так велик, но зато его ДНК почти целиком состоит из генов, не имеющих аналогов в природе.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 12:51
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Вчера, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

8 часов назад
4 минуты
Ольга Иванова

К такому выводу пришли ученые из Японии и США. Они выяснили, что грызуны и свиньи способны использовать кишечник для дыхания, подобно некоторым морским организмам. Такие наработки в условиях стационара, возможно, даже могли бы помочь людям, частично утратившим способность дышать легкими.

Вчера, 12:51
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Вчера, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

14 мая
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

24 апреля
9 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали обратную связь всех конечных точек смертности с содержанием омега-3-полиненасыщенных жирных кислот. Согласно их выводам, более высокие уровни некоторых основных ПНЖК в тканях и крови могут снижать вероятность смерти от всех причин в среднем на 13% и в итоге замедлять процесс старения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: