Этот пост добавлен читателем Naked Science в раздел «Сообщество». Узнайте как это сделать по ссылке.

114

Клеткам мышей добавили человеческий признак, чтобы на них «клевал» коронавирус

Группа ученых из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США воссоздала человеческий белок ACE2 в клетках мыши. Это предоставило возможность с небывалой подробностью изучать поведение коронавируса SARS-CoV-2 на самых первых этапах заражения в лабораторных условиях.

Схема прикрепления вируса к мембране клетки-хозяина
Схема прикрепления вируса к мембране клетки-хозяина

SARS-CoV-2, возбудитель Covid-19, — вирусная частица диаметром 80–100 нанометров, окруженная мембранной оболочкой, которая содержит в среднем 40 копий кодируемого вирусом белка-шипа. Он опосредует прикрепление вируса к мембране клетки-хозяина, что происходит в результате высокоаффинного связывания с мембранным гликопротеином ангиотензинпревращающего фермента (ACE2), а также последующего слияния вирусной оболочки с клеточной мембраной.  

Изначально целью американских ученых было производство большого количества человеческого ACE2 для последующего присоединения белка к наночастицам — те можно было тестировать в качестве противовирусных терапевтических средств или как сенсоры для обнаружения возбудителя в воздухе. Но их создание сопровождалось сложностями: в частности, лабораторным бактериям не хватало ферментов, чтобы прикрепить молекулы углеводов, которые составляют около трети массы белка ACE2.

Тогда команда обратилась к клеткам мышей, похожим на человеческие и способным выполнять ту ​​же обработку углеводов, улавливая и экспрессируя «чужие» гены. Отметим, что мышиная версия белка не связывается с шипом SARS-CoV-2, а это значит, что у ученых появился простой инструмент проверить, производят ли мышиные клетки человеческий белок ACE2.

Команда использовала интактный ген, а затем проштудировала библиотеки клонированных фрагментов ДНК, чтобы найти содержащий неповрежденный ген ACE2 со встроенной нормативной информацией. Далее исследователи подвергли клетки мыши воздействию наночастиц, покрытых этим фрагментом ДНК, а также воздействию генома другого белка, дарующего устойчивость к антибиотику. Клетки, не сумевшие принять и экспрессировать ген устойчивости, погибли, но те, что приобрели его, выжили и выросли в колонии.

Итак, ученые расширили примерно 50 из этих колоний до отдельных культур, а затем протестировали их, чтобы определить, сколько переняли человеческий ген ACE2 и продуцировали человеческий рецепторный белок. Таких оказалось 70%.

Дальнейший анализ показал, что эти колонии содержат в среднем 28 копий человеческого гена ACE2. Интересно, что мышиные клетки удерживали «чужие» копии гена ACE2 и продолжали вырабатывать человеческий белок, кодируемый этими генами, в течение как минимум 90 поколений клеток.

Человеческие белки ACE2, экспрессируемые на клетках мышей после инкубации клеток с флуоресцентно меченым белком-шипом SARS-CoV-2. Слева: вид через середину клеток со стрелкой, указывающей на клеточную мембрану. Справа: вид поверхности мембраны снаружи клеток. Синяя флуоресценция соответствует ДНК в ядрах клеток / © Брукхейвенская национальная лаборатория
Человеческие белки ACE2, экспрессируемые на клетках мышей после инкубации клеток с флуоресцентно меченым белком-шипом SARS-CoV-2. Слева: вид через середину клеток со стрелкой, указывающей на клеточную мембрану. Справа: вид поверхности мембраны снаружи клеток. Синяя флуоресценция соответствует ДНК в ядрах клеток / © Брукхейвенская национальная лаборатория

В целом уровень человеческого ACE2 был пропорционален количеству копий гена ACE2, интегрированных в геном мыши, а некоторые из клонированных клеток продуцировали примерно в 50 раз больше ACE2, чем обычно присутствует в клетках грызуна. Самое главное: этот белок был полностью функционален — непатогенный аналог SARS-CoV-2, содержащий шиповый белок коронавируса, мог с ним связываться.

«Проблема, которую создают нановезикулы на основе ACE2, заключается в усилении их нейтрализующего эффекта против SARS-CoV-2. Мы также ищем способы повысить и использовать чувствительность связывания и специфичность наночастиц, связанных с ACE2, чтобы сделать их полезными для борьбы с вирусами. Оба подхода потребуют будущих усилий по оптимизации», — рассказал один из научных сотрудников.

Среди прочего это исследование помогает по-новому взглянуть на производство широкого спектра сложных белков. Примеры включают масштабный спектр рецепторов на клеточной поверхности, которые опосредуют бесчисленные биологические процессы, и важные для промышленности белки вроде моноклональных антител и ферментов.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl (Cmd) + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Дзен и в последнюю очередь на VK

Комментарии

Написать комментарий
Предстоящие мероприятия
15 сентября, 11:38
Evgenia Vavilova

Тренды здорового питания постоянно меняются, в том числе на основе научных исследований. Когда-то публика панически боялась жиров, но их реабилитировали. Гарвардская пирамида здорового питания рисовала сложные углеводы в основании пирамиды, а теперь они переместились к вершине. Возможно, и современную моду на приоритет белка придется пересмотреть.

16 сентября, 08:19
Марк Чернов

Международная группа исследователей выяснила, что наличие нескольких романтических или сексуальных связей не приводит к снижению качества интимной жизни, уровня удовлетворенности или к ухудшению физиологии. Сравнение моногамных и полигамных пар показало, что благополучие последних находится на том же уровне, а по некоторым параметрам слегка его превосходит.

14 сентября, 14:43
Елизавета З.

Совместная миссия Европейского космического агентства (ESA) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) по исследованию Меркурия началась в 2018 году. На видео, созданном из кадров с бортовых камер, можно проследить восьмилетний путь зонда BepiColombo.

9 сентября, 22:44
Александр Березин

Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?

14 сентября, 14:43
Елизавета З.

Совместная миссия Европейского космического агентства (ESA) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) по исследованию Меркурия началась в 2018 году. На видео, созданном из кадров с бортовых камер, можно проследить восьмилетний путь зонда BepiColombo.

11 сентября, 10:25
Александр Березин

Современная космология до недавнего времени опиралась на так называемый космологический принцип, по которому у Вселенной нет какого-то выделенного направления. И наблюдатель в любой ее точке должен видеть однородную в этом смысле картину. Астроном из Северокавказской астрофизической обсерватории показал, что это не так даже для очень древней Вселенной.

9 сентября, 22:44
Александр Березин

Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?

28 августа, 15:43
Татьяна Зайцева

Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.

19 августа, 18:31
Александр Березин

После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.

[miniorange_social_login]