Учёные раскрыли механизм сборки и заражения у вируса из горячих источников Йеллоустона

Исследователи впервые описали, как собираются и как заражают клетки вирусы лимоновидной формы — третьего по распространённости типа вирусных частиц. Работа сосредоточена на вирусе Acidianus tailed spindle virus, обитающем в кислотном горячем источнике (176°F, ~80°C) в национальном парке Йеллоустона.

Ключевые открытия

• Новый принцип сборки: Оболочка вируса состоит из «кирпичей» (белковых субъединиц), соединённых в длинные спирали, похожие на верёвки. 4–6 таких «верёвок» обвиваются друг вокруг друга, формируя лимоновидную частицу.
• Динамическое изменение формы: Для выброса ДНК в клетку-хозяина вирус совершает «замечательный переход»: его лимоновидная оболочка превращается в длинный тонкий цилиндр. «Верёвки» скользят относительно друг друга, сжимая и выталкивая ДНК, подобно тому, как выжимают сок из лимона.
• Методология: Структура вируса была определена с помощью комбинации крио-электронной микроскопии (cryo-EM) и рентгеновской кристаллографии, что позволило создать модель на атомном уровне.

Значение и потенциальное применение

• Фундаментальная наука: Впервые поняты принципы сборки и заражения для лимоновидных вирусов, дополняющие уже известные для сферических и цилиндрических.
• Биотехнологии: Вирусный наноконтейнер, стабильный в условиях высокой температуры и кислотности, может быть использован для создания систем точечной доставки лекарств. Если заменить вирусную ДНК на лекарство, можно доставлять его к конкретной цели (например, в опухоль), повышая эффективность и снижая побочные эффекты.
• Устойчивость: Подобные наноклетки уже показали стабильность в желудочно-кишечном тракте животных, что открывает перспективы для разработки «умных» систем доставки.

Исследование стало возможным благодаря доступу к одному из самых совершенных в мире крио-электронных микроскопов (стоимостью около $7 млн) в Институте биохимии Макса Планка в Германии. Ведущий автор работы Ребекка Хохштейн (доктор философии, MSU, 2015) собирала образцы вируса непосредственно в горячем источнике Йеллоустона, так как Acidianus не растёт в лабораторных условиях.

Исследование опубликовано в журнале PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).