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, 08:57
7 минут
СФУ

Ученые Сибирского федерального университета в составе международной группы изучили двумерные полимеры на основе тетраоксо[8]циркулена и атомов s-металлов таблицы Менделеева с помощью квантово-химического моделирования. Выяснилось, что модификация поверхности полимера тетраоксо[8]циркулена атомами кальция приводит к появлению сверхпроводимости при температуре ниже 14,5 К и возможной реализации двухуровневой системы на атомах кальция, перспективной для построения квантовых битов и последующей реализации в квантовых компьютерах.

3 часа назад
4 минуты
Сергей Васильев

На очередных испытаниях прототип Starship впервые совершил успешную посадку, после чего сразу взорвался. Эксперты связывают аварию с отказавшим клапаном одного из топливных баков.

Позавчера, 22:13
6 минут
Мария Азарова

Опрос среди совершеннолетних жителей разных российских регионов показал, что 64 процента из них не верят в естественное происхождение коронавируса — главным образом эта категория представлена людьми старше 40 лет.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

26 февраля
8 минут
Мария Азарова

Математическое моделирование позволило подсчитать, что большинство случаев тяжелого течения коронавирусного заболевания и госпитализаций по этой причине в США оказались связаны с одним из четырех кардиометаболических нарушений, а главным образом — с ожирением.

Позавчера, 10:00
42 минуты
Редакция

Все знают, что нефть — это углеводороды. Но из чего она образовалась? Правда ли, что из динозавров? И сколько миллионов лет нефти, из которой сегодня делают бензин и сотни других важных окружающих нас вещей? Разбираемся, какие запасы нефти залегают в России и сколько их осталось, почему их до сих пор не добыли, а также, как это связано с существами, которые жили миллионы лет назад.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[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: