Исследователи раскрывают, как ВИЧ начинает проникать в клетки
Ученые из Медицинской школы Университета Вирджинии разработали метод, позволяющий понять, как ВИЧ и другие вирусы начинают инфицировать наши клетки. Это может помочь в предотвращении COVID-19 и других заболеваний.
Эти вирусы настолько малы, что для их изучения необходимо использовать электронные микроскопы. Однако ограничения в подготовке образцов для электронной микроскопии долгое время мешали понять самую начальную стадию процесса заражения.
Исследователи UVA нашли решение. Они использовали крошечные отделенные участки клеточной мембраны, чтобы наблюдать, как ВИЧ и другие вирусы начинают атаку. Образцы вируса и клеточной мембраны сверхбыстро замораживают в момент, когда вирус пытается преодолеть мембрану, образуя «витрифицированный» (стекловидный, некристаллический) лед. Это позволяет сохранить структуры, как в растворе, и визуализировать их при температуре -196°C с помощью криоэлектронной микроскопии — техники, удостоенной Нобелевской премии по химии в 2017 году.
«Визуализация промежуточных этапов слияния вирусной и плазматической мембран приближает нас к молекулярному пониманию драматических перестроек, которые претерпевают белки и липиды, когда две мембраны становятся одной и вирус начинает свой инфекционный цикл», — сказала исследователь UVA Аманда Э. Уорд.
Остановка вирусных инфекций
Исследователи UVA называют свои маленькие участки мембраны «блебами». Они протестировали подход на ВИЧ, но отмечают, что его можно использовать для лучшего понимания многих других вирусов, включая SARS-CoV-2. Для этого необходимо будет создавать блебы из соответствующих клеток-мишеней (например, эпителиальных клеток легких для SARS-CoV-2), экспрессирующих нужные рецепторы.
Новая техника уже позволила лучше понять, как ВИЧ проникает в клетки и как этот процесс могут нарушать два белка, вырабатываемые нашим организмом, — Serinc3 и Serinc5.
«Практически каждое живое существо может быть инфицировано вирусами, поэтому организмы эволюционировали мириады способов предотвратить вирусную инфекцию и повреждение», — объяснила Уорд. — «Одни из самых недавно идентифицированных факторов рестрикции, Serinc3 и Serinc5, могут блокировать проникновение ВИЧ и других лентивирусов в клетки, хотя ВИЧ эволюционировал, чтобы противодействовать их ингибированию».
Ученые могут попытаться улучшить этот природный механизм, например, для создания лекарств, блокирующих процесс заражения.
Новый инструмент уже дал важные сведения о реакции организма на ВИЧ-инфекцию. Ученые определили, что белки Serinc пытаются остановить ВИЧ, вызывая масштабные изменения в процессе слияния мембран. Это стало неожиданностью, противоречащей предыдущему научному пониманию Serinc и подобных им факторов рестрикции.
«Наши методы довольно универсальны, и многие человеческие вирусы разделяют общие принципы проникновения в клетки. Поэтому мы ожидаем узнать гораздо больше об основах входа многих вирусов в клетку и о том, как ингибировать этот процесс», — сказал ведущий исследователь Лукас К. Тамм.
Результаты исследования опубликованы в Journal of Biological Chemistry.