Моделирование определило биомолекулярные условия для активизации гигантских вирусов
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, 14:53
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

Вчера, 09:34
4 минуты
Сергей Васильев

Кажется, сходство безногих земноводных со змеями идет куда дальше внешнего вида, и эти животные способны поражать жертву ядовитым укусом.

11 часов назад
3 минуты
Сергей Васильев

Моделирование показало, что планеты класса мини-нептунов могут быть покрыты океаном воды в состоянии сверхкритического флюида — промежуточном между обычной жидкостью и газом.

Вчера, 14:53
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

Позавчера, 19:59
26 минут
Илья Ведмеденко

Новый БПЛА С-70 «Охотник» может стать главным российским проектом в сфере боевой авиации. Но сначала ему нужно подтвердить свою пользу.

Вчера, 09:34
4 минуты
Сергей Васильев

Кажется, сходство безногих земноводных со змеями идет куда дальше внешнего вида, и эти животные способны поражать жертву ядовитым укусом.

1 июля
5 минут
Мария Кривоченко

Один из детекторов Большого адронного коллайдера обнаружил новую частицу, состоящую из четырех очарованных кварков. Физики полагают, что это первый представитель неописанного класса частиц.

27 июня
8 минут
Sergei Sobol

Уроки астрономии вернулись в российские школы в 2018 году. За то время, пока эта наука была необязательным предметом, в ней произошло много событий, не все из которых нашли отражение в учебниках. Кроме того, в них и раньше не были упомянуты многие интересные факты.

1 июля
5 минут
Сергей Васильев

Точные данные о локализации центра масс Солнечной системы важны для поиска гравитационных волн, поэтому астрономы выяснили его с ошибкой не более 100 метров.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: