Вирусный белок меняет структуру при измерении длины ДНК

Для создания множества новых вирусных частиц вирус заставляет клетку производить массу самоорганизующихся капсидов (оболочек), которые затем заполняются генетической инструкцией для следующего заражения. Однако процесс загрузки ДНК в эти капсиды, особенно у двух самых распространённых типов ДНК-содержащих вирусов на Земле (бактериофагов и герпесвирусов человека), оставался неясным. Исследователи из Университета Джефферсона ранее определили трёхмерную атомную структуру кольцеобразного портального белка, который служит «дверью» для входа и выхода ДНК. Теперь они обнаружили, что этот белок начинает менять свою структуру при контакте с ДНК. Работа опубликована в Nature Communications.

«Считалось, что портальный белок — это инертный проход для ДНК, — говорит старший автор Джино Чиньолани. — Мы показали, что портал больше похож на сенсор, который помогает отмерить подходящую длину ДНК для каждой частицы капсида, обеспечивая точное производство новых вирусов».

Это открытие решает давнюю загадку в области и выявляет потенциальную мишень для лекарств против одного из самых распространённых патогенов человека — герпесвирусов, вызывающих ветряную оспу, мононуклеоз, лимфомы и саркому Капоши.

Чиньолани и коллеги начали работу 18 лет назад, охарактеризовав структуру портального белка бактериофага P22 с помощью рентгеновской кристаллографии. В 2011 году группа показала, что зрелый белок похож на идеальный пончик на подставке с 12-кратной вращательной симметрией. Однако он плохо связывался с ДНК, что было парадоксально.

«Мы поняли, что изучаемый нами белок должен быть конечной, зрелой версией более пластичной и динамичной молекулярной машины, — говорит Чиньолани. — И что на более ранних этапах сборки вируса он должен принимать другие конформации, способные связывать как ДНК, так и моторные белки (терминазы)».

В новой работе учёные охарактеризовали незрелую форму портального белка, определив её трёхмерную структуру на атомном уровне. В отличие от симметричного зрелого белка, эта незрелая конформация оказалась несимметричной и способной прочно связываться как с моторным белком, так и с самой ДНК.

«Мы полагаем, что ДНК связывается с незрелым портальным белком и, словно питон, обвивает его, попадая в капсид с помощью моторного белка. Это „удушение“ заставляет портальный белок начать превращаться в свою конечную симметричную форму, которая из-за слабого связывания в итоге высвободит и ДНК, и моторный белок, отрезая загрузку ДНК на нужной длине», — объясняет Чиньолани.

Портальный белок уникален для вирусов, что делает все его формы потенциально хорошей мишенью для лекарств. Поскольку некоторые герпесвирусы могут годами оставаться в клетках в спящем состоянии, терапия, нарушающая сборку вируса на разных этапах, может стать полезной стратегией.