W zeszłym tygodniu naukowcy udowodnili, że elektrony są okrągłe - odkrycie, które rzuciło fizyków w ogon. Teraz inni naukowcy mogą być równie przerażeni, słysząc, że jest odwrotnie w przypadku innego wątpliwie okrągłego tematu: sferycznych wirusów. Okazuje się, że nie są tak okrągłe, jak wszyscy sądzili, wynika z nowych badań.
Odkładając na bok uczucia rozczarowanych miłośników kuli, odkrycia mogą odegrać ważną rolę w dziedzinie wirusologii: mogą wpływać na sposób badania wirusów i mogą wpływać na strategie stosowane w leczeniu chorób wirusowych, zgodnie z badaniem.
Niektóre rodzaje wirusów są dwudziestościenne lub 20-stronne. Od lat 50. XX wieku wirusy te były postrzegane jako symetryczne kule, z 20 trójkątnymi ściankami równomiernie rozmieszczonymi koncentrycznie na ich powierzchni.
Dawno przyjęta geometria tych wirusów została ukształtowana przez zrozumienie przez naukowców, w jaki sposób replikują się białka, co sugeruje, że wirusy zostały zbudowane z wielu identycznych kopii tej samej struktury białka, powiedział współautor badań Michael Rossmann, profesor na Wydziale Biologii Nauki na Purdue University w Indianie. Wszystkie te identyczne kopie połączyłyby się, tworząc symetryczny kształt.
Rzeczywiście, badanie wirusów sferycznych pod mikroskopem od lat 50. XX wieku wzmocniło pojęcie ich symetrii. Okazało się jednak, że naukowcy nie widzieli całego obrazu.
Zaskoczyło go to, gdy Rossmann i jego koledzy odkryli, że flawiwirusy - rodzaj obejmujący Zikę i dengę - są asymetryczne, wyjaśnił.
„Ponieważ przez wiele dziesięcioleci wszystkie badania nad wirusami zakładały symetrię, nie patrzyliśmy na wirusy z wystarczającą starannością. Robiliśmy założenia, które przesłoniły te warianty”, powiedział Rossmann dla Live Science.
Wyboista powierzchnia
W nowym badaniu, opublikowanym online 22 października w czasopiśmie Proceedings of National Academy of Sciences, Rossmann i jego koledzy wykorzystali mikroskopię krioelektronową lub krio-EM, aby wygenerować modele 3D flawiwirusa w wysokiej rozdzielczości. Schładzając próbki do ekstremalnych temperatur, krio-EM odsłania szczegóły wirusów na poziomie atomowym.
Ponieważ sferyczne wirusy uważane są za idealne sfery, podejście to zazwyczaj zostało sfinalizowane techniką przetwarzania znaną jako wymóg symetrii, który stworzył symetryczny model na podstawie danych, podali naukowcy.
W nowym badaniu naukowcy pominęli ten ostatni krok. Przyjrzeli się niedojrzałym i dojrzałym wirusom Kunjin (podtyp wirusa Zachodniego Nilu) iw obu postaciach znaleźli guzy, które utknęły po jednej stronie wirusa. Innymi słowy, do widzenia symetrii.
Jak wynika z badań, guzy te nabierają kształtu, gdy młody wirus pączkuje z innego wirusa w komórce gospodarza. Gdy białka w zewnętrznej błonie nowego wirusa wspinają się, aby zamknąć otwór, tworzą one kształt, który nie jest tak idealny jak inne aspekty na powierzchni wirusa, powiedział współautor badań Richard Kuhn, profesor z Wydziału Biologicznego Purdue'a Nauki
„Szyjka tej pączkującej cząsteczki staje się bardzo wąska, gdy pęka, a otaczająca ją skorupa zaczyna się ze sobą uderzać” - powiedział Kuhn w oświadczeniu. „Uważamy, że mogą nie pobrać odpowiedniej liczby białek, aby uzyskać dwudziestościan, a wynikiem tego jest cząstka, która ma zniekształcenie po jednej stronie”.
Naukowcy odkryli również, że niedojrzałe wirusy miały nieregularnie rozmieszczone nukleokapsydy lub struktury rdzeniowe. Naukowcy napisali w badaniu, że w młodych wirusach rdzeń leżał bliżej jednej strony zewnętrznej powłoki, chociaż przestawił się na środek do czasu dojrzewania wirusa.
Te nowo odkryte nieprawidłowości prawdopodobnie zapewniają wgląd w to, jak nowe wirusy gromadzą się, gdy rosną w zainfekowanej komórce, a odkrycie tych funkcji i ich działanie może zaoferować naukowcom nowe cele w leczeniu przeciwwirusowym, powiedział Rossmann.
„Każdy środek przeciwwirusowy działa poprzez zakłócanie normalnego przebiegu cyklu życia wirusa - jednym ze sposobów zakłócania go jest zatrzymanie początkowego gromadzenia się wirusa”, powiedział.
