Репликационный цикл SARS-CoV-2 в 3D

В условиях продолжающейся пандемии коронавируса учёные стремятся не только найти вакцины и лекарства, но и глубже изучить сам вирус. Поскольку ожидается, что коронавирус станет сезонным, существует острая необходимость в разработке профилактических и терапевтических стратегий.

Команда профессора Ральфа Бартеншлагера из Гейдельбергского университета совместно с группой Шваба в EMBL Heidelberg провела детальный визуальный анализ, чтобы определить, как вирус перепрограммирует инфицированные клетки.

Ключевая цель и метод

Заражённые SARS-CoV-2 клетки умирают очень быстро — в течение 24–48 часов. Это указывает на то, что вирус кардинально перестраивает клетку, заставляя её производить вирусное потомство. Чтобы разработать препараты, подавляющие репликацию вируса и гибель клеток, необходимо понять биологические механизмы его цикла размножения.

Используя возможности визуализации EMBL и современные методы, команда определила 3D-архитектуру заражённых клеток и вирус-индуцированные изменения клеточной структуры.

Главное открытие

Учёные создали 3D-реконструкции целых клеток и их субклеточных компартментов. Изображения выявили массивные изменения эндомембранной системы клетки.

Вирус индуцирует изменения мембран таким образом, что создаёт собственные репликационные органеллы — мини-компартменты для амплификации вирусного генома. Для этого вирус использует клеточную мембранную систему, формируя органеллу с очень характерным видом: массивное скопление пузырьков (везикул), где две мембранные слоя образуют большой «баллон».

Внутри этих защищённых компартментов вирусные геномы многократно умножаются, а затем высвобождаются для включения в новые вирусные частицы.

Значение исследования

Эти резкие изменения видны в клетках уже через несколько часов после заражения. «Мы увидели, как и где вирус реплицируется в клетке, и как он захватывает её механизмы для высвобождения после размножения», — говорит Шваб.

До сих пор было мало известно о механизме, с помощью которого инфекция приводит к гибели инфицированных клеток. Полученная информация будет способствовать разработке терапий, снижающих репликацию вируса и, следовательно, тяжесть заболевания.

Открытый доступ к данным

Команда обеспечила свободный доступ ко всей собранной информации, особенно к беспрецедентному репозиторию 3D-структурных данных о вирус-индуцированных субструктурах. Это представляет собой ценный ресурс для научного сообщества в глобальных усилиях по изучению взаимодействия SARS-CoV-2 с организмом-хозяином.