Структурные ключи к сборке и разборке вируса гриппа

Вирус гриппа A окружен липидным бислоем, который образует самый внешний слой, подобно плазматическим мембранам наших собственных клеток. Непосредственно под этим бислоем находится плотный белковый слой, образованный матриксным белком M1. Считалось, что формирование этого слоя играет решающую роль в сборке вируса, но механизм оставался неизвестным. Группа Джона Бриггса из Отдела структурных исследований LMB раскрыла детальную структуру и расположение белков M1 внутри вирусной частицы, предоставив новые ключи к пониманию сборки и разборки вируса гриппа.

M1 — это небольшой двухдоменный белок, самый распространенный в вирусе гриппа A. Структура одного из его доменов (N-концевого) была ранее определена методом кристаллографии, но этого было недостаточно, чтобы понять, как белок опосредует сборку вируса. Интересно, что вирионы гриппа A могут иметь сферическую или нитевидную морфологию, поэтому механизм сборки должен допускать разные формы.

Используя крио-электронную микроскопию (cryo-EM) и крио-электронную томографию (cryo-ET), исследователи впервые описали полноразмерную структуру M1 и увидели, как он расположен в вирусных частицах. Для этого клетки млекопитающих инфицировали вирусом гриппа A, что привело к производству новых вирусов. Затем были получены 3D-реконструкции вирионов и структур отдельных матриксных белков внутри них.

Белок M1 также очищали для характеристики его структуры и динамики с помощью ЯМР. Было обнаружено условие, при котором множественные молекулы белка формируют упорядоченную спиральную сборку, структуру которой определили с высоким разрешением с помощью cryo-EM.

Анализ структур предполагает возможные механизмы сборки и разборки вируса. Команда обнаружила, что M1 образует множественные параллельные линейные цепи, расположенные спиральным образом. Структура второго (C-концевого) домена M1, ранее не разрешенная, оказалась свернутой так, чтобы взаимодействовать со следующей молекулой M1 в цепи. Это дает представление о том, как может происходить сборка вируса через рост цепочек M1.

Кроме того, детальные структуры показали кластер из пяти остатков гистидина, происходящих от трех последовательных мономеров M1. Команда предполагает, что этот кластер может функционировать как pH-чувствительный переключатель, обеспечивая механизм разборки вируса при проникновении в клетку.

Понимание роли матриксного белка M1 в сборке и разборке во время проникновения вируса — двух критических процессах в цикле инфекции — может помочь в разработке методов воздействия на полимеризацию или деполимеризацию M1 для подавления вирусной инфекции.