«Рождение» вирусов впервые записали на видео

Сегодня ученые в состоянии расшифровать структуру вирусов вплоть до каждого атома в белке. Однако, биологи до сих пор слабо представляют себе процесс сборки отдельных фрагментов вирусов в единое целое. Приоткрыть завесу тайны удалось ученым из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона Полсона. Они создали метод, который позволяет в реальном времени «следить» за появлением на свет этих опасных, но очень интересных организмов.

В своей работе ученые сосредоточились на одноцепочечных РНК-вирусах — самом распространенном их типе на Земле. У людей РНК-вирусы ответственны, в частности, за лихорадку Западного Нила, гастроэнтерит, болезни рук, ног и полости рта, полиомиелит и простуду.  Эти вирусы, как правило, очень просты. 

В новой работе исследователи изучили вирус, поражающий бактерии E. coli. Он составляет около 30 нанометров в диаметре и имеет один кусок РНК, с приблизительно 3600 нуклеотидами и 180 идентичными белками. Белки выстраиваются в шестиугольники и пятиугольники, образуя вокруг РНК структуру, похожую на футбольный мяч, которая называется капсидом. Как белки умудряются складываться в такую форму? Это долгое время оставалось непонятным. До сих пор никто не мог наблюдать вирусную сборку в реальном времени, потому что и исходные вещества и продукты очень малы, а взаимодействие между ними очень слабое.

Для наблюдения за вирусами исследователи использовали оптический метод, известный как интерферометрическая рассеивающая микроскопия, в которой свет, рассеянный от объекта, создает темное пятно в луче света. Этот метод не раскрывает структуру вируса, но он показывает размер его оболочки и его изменение со временем.

Исследователи прикрепили нити РНК вирусов к субстрату, подобно стеблям цветка, и заставили белки течь по поверхности. Затем, используя интерферометрический микроскоп, они наблюдали, как появляются темные пятна, которые постепенно становились все темнее, пока не достигли размеров полностью выросших вирусов. Регистрируя интенсивность этих растущих пятен, исследователи могли фактически определить, сколько белков прикреплялось к каждой нити РНК с течением времени.