В ЮФУ выявили общие особенности устройства всех малых и средних вирусных оболочек
Изучение структурной организации белковых вирусных оболочек (капсидов) важно для разработки новых противовирусных стратегий. Более того, капсиды, не содержащие вирусный геном, имеют множество перспективных применений в качестве наноконтейнеров и, в частности, могут использоваться в адресной доставке лекарств. Предложенная теория позволила выяснить общие закономерности устройства всех известных существующих икосаэдрических вирусных оболочек малого и среднего размера.
Более 50 лет назад советский физик-теоретик Л. Д. Ландау высказал идею о том, что кристаллизацию и фазовые переходы в веществе можно рассматривать как появления или исчезновения некоторых волн плотности, которые называются критическими. Эти волны порождают интерференционные картины, которые в конечном счете и определяют структуру вещества. В повседневной жизни мы тоже можем видеть интерференцию, например в мыльных пузырях или в пленке бензина, растекшегося на поверхности воды – это именно то яркое радужное окрашивание поверхности, которое изумительно переливается на свету. Как выяснили ученые Физического факультета ЮФУ, в природе реализуются лишь те вирусные оболочки, которые соответствуют простейшим интерференционным картинам возможным на сфере.
Сборка белковых вирусных оболочек из отдельных белков или заранее собранных в растворе их комплексов во многом подобна процессу кристаллизации. Пользуясь подходом Ландау, ученые объяснили, почему маленькие вирусные оболочки собираются из отдельных белков, а оболочки среднего размера – из их симметричных групп (пентамеров и гексамеров). Также стало понятно почему размеры белковых оболочек, собирающихся из пентамеров и гексамеров являются ограниченными.
«Мы предложили новую феноменологическую теорию, которая описывает структуры как малых, так и средних вирусных оболочек с икосаэдрической симметрией. В рамках этой теории мы впервые рассматриваем индивидуальные белки как протяженные структурные единицы, фактически учитывая их удлиненную хиральную форму. Саму самосборку вирусных оболочек мы описываем как конденсацию минимального числа волн плотности на сферической поверхности.
Как мы показали, для описания структурной организации малых вирусных оболочек достаточно задать две критические волны плотности: первая волна определяет пространственное положение отдельных белковых молекул, а вторая – их ориентацию. Средние вирусные оболочки в отличие от малых всегда состоят из пентамеров и гексамеров (называемых капсомерами), которые изначально собираются из индивидуальных белков. Анализируя все известные капсиды средних вирусов, мы обнаружили, позиции капсомеров в таких оболочках описываются комбинациями из максимум двух критических волн плотности», – рассказал руководитель проекта, профессор кафедры «Нанотехнология» Физического факультета ЮФУ Сергей Рошаль.
Таким образом, предложенная теория позволила выявить общие особенности устройства всех известных существующих вирусных оболочек малого и среднего размера. Оказалось, что с точки зрения теории кристаллизации Л. Д. Ландау эти оболочки являются простейшими структурами. Волны плотности на сфере описываются хорошо известными физикам и математикам функциями — сферическими гармониками, а простота вирусных оболочек заключается в том, что соответствующие интерференционные картины образуются гармониками, характеризуемыми максимум парой соседних волновых чисел. Принцип простоты также позволил объяснить наблюдаемое в природе ограничение на предельный размер вирусных оболочек, самособирающихся из пентамеров и гексамеров.
Авторы исследования утверждают, что изучение структурной организации вирусных капсидов важно для разработки новых противовирусных стратегий. Более того, капсиды, не содержащие вирусный геном, имеют множество перспективных применений в качестве наноконтейнеров и, в частности, могут использоваться в адресной доставке лекарств и для других бионанотехнологий. Результаты исследования, поддержанные грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно