Модель белка вируса Эбола с почти атомарным разрешением проясняет механику вируса
Исследователи из Окинавского института науки и технологий (OIST) впервые получили изображение структуры ключевого компонента вируса Эбола с почти атомарным разрешением.
Исследование, опубликованное в журнале Nature, возглавили профессор Маттиас Вольф и ведущий автор доктор Юкихико Сугита из Подразделения молекулярной криоэлектронной микроскопии (MCEMU) OIST в сотрудничестве с вирусологом профессором Ёсихиро Каваокой, профессором Такеши Нодой и структурным биологом доктором Хидэюки Мацунами.
Учёные сосредоточились на части вируса, называемой нуклеокапсидом (NC) — белковом комплексе, который служит опорной структурой для генетического материала вируса. Эта структура позволяет вирусу реплицировать свой смертоносный груз. Доктор Сугита выделил нуклеопротеин-РНК комплексы, составляющие ядро NC, с высокой степенью чистоты, а затем проанализировал их с помощью криоэлектронного микроскопа (cryo-EM), чтобы получить самое детальное на сегодняшний день изображение их структуры.
"До этого исследования мы знали только о самых маленьких фрагментах структуры NC. Теперь, когда мы можем видеть её целиком, это может помочь найти мишени для противовирусных препаратов", — сказал доктор Сугита.
Полный вирус Эбола — это крошечная невидимая нитевидная структура. Внутри этих нитей находятся компоненты, составляющие функциональный вирус: NC и матриксные белки, обёрнутые поверхностными гликопротеинами и вирусной оболочкой.
Исследование было безопасным: комплекс NP-РНК был получен без какой-либо реальной вирусной РНК-последовательности в неинфекционных клетках, выращенных в лаборатории биобезопасности OIST, и не представлял никакого риска. Профессор Вольф сравнил изучаемую частицу с разобранными деталями автомобиля, которые по отдельности не работают.
Предыдущие исследования анализировали структуру NC с помощью электронной томографии, но реконструкция cryo-EM, выполненная командой OIST, имеет гораздо более высокое разрешение, позволяя различать отдельные нуклеотиды РНК и боковые цепи аминокислот. Профессор Вольф отметил, что их работа впервые показывает, как выглядит структура NC с почти атомарным разрешением.
Для сравнения: если предыдущее исследование было похоже на просмотр фильма на VHS, то новая структура — это просмотр в 4K: детали намного чётче.
Достижение этой картины было медленным процессом из-за хрупкости белковых комплексов. После подготовки образцов команде потребовалось более 18 месяцев, чтобы найти правильный способ реконструировать NC в виде цифровой модели. Спиральная структура белкового комплекса обманчиво проста, но обладает тонкой сложностью. Небольшая ошибка в точном числе или симметрии крошечных белковых строительных блоков спирали может сделать всю модель недействительной. После систематического поиска, нескольких подсказок из публикации другой команды и нового понимания, полученного благодаря собственному высокоразрешающему анализу, упорная работа команды OIST окупилась.
"Теперь, когда у нас есть чёткая картина того, как на самом деле выглядит эта структура, мы на шаг ближе к пониманию того, как работает весь вирус", — сказал профессор Вольф.
Трёхмерная модель, созданная на основе изображений cryo-EM, обеспечивает точную основу для будущей работы. Теперь исследователи смогут проводить целенаправленные исследования всей структуры нуклеокапсида вируса Эбола, что может указать пути борьбы с вирусом.