Тема:

Организмы-экстремофилы 1 месяц назад

Вирус из Йеллоустона раскрыл тайны своей молекулярной структуры

Открытие в биологии помог совершить обитатель горячего источника.
Фото Global Look Press.

Учёные долго ломали голову, как устроена оболочка (как говорят специалисты, капсид) вирусов в форме веретена. Ответ помог найти обитатель гидротермального источника в Йеллоустоне. Исследователи описали не только структуру оболочки вируса, но и механизм изменения её формы, который, вероятно, отвечает за впрыскивание вирусной ДНК "жертве". Ожидается, что открытие продвинет вперёд технологии адресной доставки лекарств.

"На самом деле существует всего три основных формы вируса: сферическая, цилиндрическая и в виде лимона, – объясняет соавтор нового исследования Мартин Лоуренс (Martin Lawrence) из Университета Монтаны, США. – Мы уже много лет знаем, по каким принципам устроены цилиндрические и сферические вирусы, но впервые мы действительно поняли, как формируется третий класс вирусов".

Совершить открытие помог довольно необычный организм. Вирус Acidianus "обитает" в горячем источнике на территории национального парка Йеллоустон и прекрасно себя чувствует при температуре 176 градусов Цельсия.

Любителя мест погорячее исследовали с помощью зондирующей техники последнего поколения. Помимо рентгеновской кристаллографии учёные применили криоэлектронную микроскопию, за разработку которой в 2017 году была присуждена Нобелевская премия по химии. В исследовании использовался микроскоп стоимостью в семь миллионов долларов США, который ещё пять лет назад был самым сложным в мире.

Такая продвинутая техника позволила исследователям построить модель вирусной оболочки вплоть до уровня отдельных атомов.

Объясняя устройство вируса, Лоуренс прибегает к весьма необычным сравнениям.

Выглядит всё так, будто "кирпичи соединены друг с другом длинными спиралями, похожими на спиралевидные верёвки; от четырёх до шести этих спиралевидных канатов обёрнуты вокруг друг друга, так что получается контейнер в форме лимона", — рассказывает Лоуренс.

Учёные описали также механизм изменения формы вируса, когда из "лимона" он превращается в длинный тонкий цилиндр. При этой трансформации "верёвки" скользят друг по другу, меняя облик патогена.

"Мы считаем, что эта перестройка используется для того, чтобы впрыснуть ДНК вируса в заражённую клетку, – говорит Лоуренс. – Это ответ на вопрос, как ДНК покидает вирус. Как вы получаете сок из лимона? Вы его сжимаете. В этом случае "верёвки" оболочки сжимают ДНК внутри вируса, вытесняя её".

Определение внутренней структуры одной из трёх основных форм вирусной оболочки важно само по себе. Но у этого открытия может быть и практическое применение.

В частности, полученные знания могут помочь в создании капсул, адресно доставляющих лекарство к больной клетке. А это практически Святой Грааль перспективных медицинских разработок. Ведь сейчас, чтобы вылечить, скажем, лёгкие, человеку приходится принимать лекарство, которое попадает также в сердце, мозг и левую пятку – просто потому, что оно разносится кровотоком по всему организму. А влияние его на "нецелевые" ткани и органы часто приводит к нежелательным побочным эффектам. Для борьбы с этим злом приходится снижать дозу в ущерб терапевтическому действию. Это одна из причин, почему до сих пор существуют неизлечимые болезни.

Науке могут пригодиться и "технические решения", позволяющие вирусу существовать в кислой среде при температуре 176 градусов. У человечества хватает технологических процессов, проходящих в таких экстремальных условиях, так что вирус из горячего источника может породить целую новую отрасль в биотехнологии.

К слову, проект "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) не обделяет вирусы своим вниманием. Мы писали, например, о первой трёхмерной анимации активности патогена и о гигантских вирусах, которые могли быть прародителями всего живого. Писали мы и о том, как эти порождения эволюции окружают себя кварцевой оболочкой для защиты от экстремальных условий внешней среды.

Сегодня