Определена структура незрелой формы вируса Зика
Исследователи из Университета Пердью определили высокоразрешающую структуру незрелого вируса Зика. Это важный шаг к пониманию того, как вирус заражает клетки-хозяева и распространяется.
Зика относится к семейству флавивирусов, куда также входят вирусы денге, Западного Нила, желтой лихорадки, японского энцефалита и клещевого энцефалита. Хотя инфекционными считаются только зрелые формы флавивирусов, популяция вирусов, выделяемых из клеток-хозяев, представляет собой смесь зрелых, частично зрелых и незрелых частиц.
«Следовательно, вероятно, что незрелая форма Зика также играет роль в заражении и распространении вируса», — заявил Майкл Россманн, выдающийся профессор биологических наук.
Исследовательскую группу возглавили Майкл Россманн и Ричард Кун, профессора факультета биологических наук Университета Пердью, а также постдокторант Видья Мангала Прасад.
Результаты подробно изложены в статье, опубликованной 9 января в журнале Nature Structural & Molecular Biology.
«Эти открытия открывают дверь для изучения процесса сборки вируса, — сказал Кун, директор Института воспаления, иммунологии и инфекционных заболеваний Пердью (PI4D). — Мы видим явные различия между структурой незрелого и зрелого вируса. Различия есть не только во внешней структуре, но и внутреннее ядро должно претерпеть значительные изменения в процессе созревания».
Россманн и Кун также в прошлом году возглавили команду, определившую структуру зрелого вируса Зика. Изучение структуры вируса дает важные сведения для разработки эффективных противовирусных препаратов и вакцин.
Исследователи использовали технику крио-электронной микроскопии для реконструкции структуры незрелого вируса с разрешением 9 Å, что примерно в тысячу раз лучше, чем возможно с помощью обычного светового микроскопа.
Геном вируса заключен в защитную оболочку, которая включает липидную мембрану, белок оболочки (envelope protein), белок предшественник мембраны (precursor membrane protein) и капсидный белок. Исследователи из Пердью первыми определили положение капсидного белка в незрелом вирусе. Он играет критическую роль в распознавании генетического материала вируса и действует как шаперон, направляя нити РНК в вирус для сборки. Белок оболочки необходим для связывания, прикрепления и слияния вируса с клетками-хозяевами в процессе заражения. Мембранный белок отделяется от зрелого вируса при его высвобождении из клетки-хозяина для заражения других клеток.
Карта структуры незрелого вируса показала детали строения белков: белки оболочки и предшественника мембраны образуют 60 шиповидных выступов на поверхности вируса, тогда как капсидный белок расположен на внутренней стороне липидной мембраны. Структура отличается от зрелого вируса Зика тем, что в зрелом вирусе мембранный белок покрыт белком оболочки. В незрелой версии вируса оба белка существуют на поверхности. Результаты также показывают различия между незрелым вирусом Зика и незрелыми версиями других флавивирусов. В частности, он содержит «частично упорядоченную капсидную белковую оболочку», которая менее выражена у других незрелых флавивирусов.
Вирус Зика, переносимый комарами, связывают с врожденным дефектом микроцефалией, вызывающей повреждение мозга и аномально маленькую голову у детей, рожденных от матерей, инфицированных во время беременности. Вирус также связывают с аутоиммунным заболеванием — синдромом Гийена-Барре, который может привести к временному параличу. Текущая эпидемия Зика началась в Бразилии в 2015 году.
«Однако остатки, ответственные за патогенность Зика, в значительной степени неизвестны», — отметил Россманн.
Структура вируса, вероятно, играет важную роль в развитии болезни.
Россманн и Кун изучают флавивирусы около 15 лет и первыми определили структуру любого флавивируса, начав с вируса денге в 2002 году и Западного Нила в 2003 году.