Норовирус имеет две альтернативные структуры капсида, которые меняются перед заражением

Норовирусы человека — основная причина вспышек гастроэнтерита во всем мире. Они вызывают около 200 000 смертей ежегодно в развивающихся странах. Однако эффективной вакцины или противовирусного средства против норовирусов до сих пор не существует из-за ограниченных методов культивирования клеток для их получения и недостатка знаний о структуре вируса.

В этом исследовании ученые изучили структуры мышиного норовируса с помощью криоэлектронной микроскопии и обнаружили, что норовирусы имеют две альтернативные структуры капсида (тип A и тип B). Норовирусы покрыты двумя слоями белковых доменов: внешним выступающим (P) доменом и внутренним оболочечным (S) доменом. Тип A демонстрирует тесное взаимодействие между двумя доменами без пространства между ними, в то время как тип B показывает смещенный над S-доменом P-домен с пространством между ними. Это открытие поставило вопросы: «Как эти структуры переключаются?» и «Зачем норовирусам две структуры капсида?».

Дальнейшие исследования показали, что две структуры частиц мышиного норовируса переключаются в зависимости от водных условий. Вирусные частицы демонстрировали структуру типа A в растворах с более низким pH, содержащих ионы металлов, в то время как структура типа B преобладала в растворах с более высоким pH без ионов металлов. Тип A формировался за счет вращения и сжатия P-домена и стабилизировался взаимодействием между соседними частицами в верхней части, а тип B — за счет обратного вращения и расширения P-домена с стабилизацией взаимодействием в нижней части.

Мышиные норовирусы с двумя структурами были индивидуально заражены в культивируемые клетки. Частицы типа B показали задержку репликации на четыре часа по сравнению с частицами типа A. Другой эксперимент показал, что частицы типа B хуже адсорбируются на поверхности клеток хозяина, чем частицы типа A. Был сделан вывод, что мышиные норовирусы меняют свою структуру с B на A перед заражением.

«Зачем норовирусам две структуры?» Это пока не выяснено, но исследователи предполагают, что это используется для уклонения от иммунной системы хозяина. Норовирусы передаются в основном оральным путем и заражают клетки тонкого кишечника. Возможно, с помощью структуры типа B норовирусы уклоняются от иммунной системы и приближаются к тонкому кишечнику. Затем, для заражения клеток, они окончательно меняются на структуру типа A.

Исследование раскрывает часть механизма структурных изменений и заражения мышиных норовирусов. Две структуры капсида также были идентифицированы в вирусоподобных частицах (VLP) человеческого норовируса, но механизм их переключения еще не выяснен. Предполагается, что аналогичный механизм используется и человеческим норовирусом. Дальнейшие исследования прояснят механизм переключения структур и способ заражения человеческого норовируса, что, как надеются ученые, поможет в разработке терапевтических препаратов и вакцин в будущем.