Искусственный интеллект выявил ранее не описанную 3D-структуру в шиповидном белке ротавируса

Из трёх групп ротавируса (A, B и C), вызывающих гастроэнтерит у людей, группы A и C поражают в основном детей и лучше всего изучены. О группе B, вызывающей тяжёлую диарею преимущественно у взрослых, известно мало, особенно о кончике шиповидного белка вируса — домене VP8*, который опосредует заражение клеток кишечника.

Определение структуры VP8* ротавируса группы B важно для понимания механизма инфекции и разработки стратегий её предотвращения и лечения.

Открытие новой структуры с помощью ИИ

Исследователи безуспешно пытались определить 3D-структуру VP8* B традиционным методом рентгеновской кристаллографии. Затем они использовали ИИ-программу AlphaFold2, которая предсказывает 3D-структуру белков по их генетической последовательности.

Последовательность VP8* группы B лишь на ~10% схожа с последовательностями VP8* групп A и C. AlphaFold2 предсказал для VP8* B совершенно новую 3D-структуру, ранее не описанную ни для одного другого белка. Экспериментально с помощью рентгеновской кристаллографии было подтверждено, что предсказанная структура соответствует реальной.

Механизм заражения и специфичность

• Ротавирусы A и C используют домен VP8* для связывания с определёнными сахарными компонентами антигенов гисто-группы крови (A, B, AB, O).
• В отличие от них, специфичность VP8* B к сахарам не была охарактеризована.
• Скрининг показал, что VP8* B распознаёт N-ацетиллактозамин — сахар, распространённый во многих клетках организма, но не распознаваемый VP8* ротавирусов A и C.
• Такая 3D-структура, способная связываться с сахаром, описана впервые.

Значение и перспективы

• Эволюционный аспект: Открытие демонстрирует, как вирусы могут эволюционировать, приобретая структурно различные модули со схожей функцией.
• Дальнейшие исследования: Учёные планируют изучить, как новая структура взаимодействует с клетками, и попытаться культивировать вирус группы B в системах человеческих органоидов (миниатюрных моделях кишечника) для изучения механизмов проникновения и роста вируса.
• Терапевтический потенциал: Это может привести к разработке новых методов лечения диарейных заболеваний.

Исследование опубликовано в журнале Communications Biology.