Вирус-трансформер из вулкана указывает на новые пути доставки лекарств и вакцин
Исследователь из Университета Вирджинии и его коллеги, изучая горячие вулканические источники с почти кипящей кислотной водой, обнаружили, как лимоновидные вирусы приобрели свою форму. Это открытие может привести к созданию новых и более эффективных способов доставки лекарств и вакцин.
В то время как подавляющее большинство вирусов имеют палочковидную или сферическую форму (как коронавирус, вызывающий COVID-19), необычная форма вирусов, обнаруженных в некоторых из самых суровых сред Земли, долгое время оставалась загадкой для учёных.
Исследуя один из таких вирусов, учёные обнаружили его странные свойства, позволяющие ему изменять форму. Хотя обычно он напоминает лимон или веретено, вирус может отращивать хвосты. Учёные поняли, что структура, позволяющая ему это делать, вероятно, объясняет, как древние палочковидные вирусы дали начало всем веретеновидным вирусам, существующим сегодня.
«Теперь мы можем понять новый принцип того, как белки могут формировать оболочку, упаковывающую ДНК в вирусе, — сказал ведущий исследователь Эдвард Х. Эгельман из Медицинской школы UVA. — Это имеет значение не только для понимания того, как эволюционировали определённые вирусы, но и потенциально может быть использовано для новых способов доставки всего — от лекарств до вакцин».
Форма вирусов
Вирус, который изучали Эгельман и его коллеги, Sulfolobus monocaudavirus 1 (SMV1), имеет белковую оболочку, окружающую ДНК, в форме веретена или лимона. Но почти 20 лет оставалось загадкой, как множество копий одного и того же белка могут собраться, образуя такую форму.
Эгельману и его команде удалось раскрыть странные свойства SMV1 с помощью высокотехнологичной криоэлектронной микроскопии и современной обработки изображений.
Исследователи обнаружили, что SMV1 содержит нити белков, которые скользят и смещаются друг относительно друга из-за своей «жирности». Эти семь белковых нитей были обнаружены как в теле, так и в хвосте вируса, и они придают вирусу замечательную способность к трансформации. Вместо фиксированной формы он может раздуваться, как рыба-фугу, чтобы вместить генетический материал. В то же время эти нити образуют непроницаемый барьер, предотвращающий разрушение ДНК внутри вируса окружающей кислотой.
Этот вирус представляет серьёзную угрозу для одноклеточных организмов, которые он инфицирует. После заражения клетки-хозяева превращаются в относительно гигантские фабрики, производящие новые вирусы. Эти клетки-хозяева увеличиваются до 20 раз, прежде чем из них вырывается новая армия вирусов.
Основываясь на своих выводах, Эгельман и его коллеги пришли к выводу, что современные вирусы в форме веретён или лимонов, вероятно, эволюционировали от древних палочковидных предков. Палочковидные вирусы могли содержать лишь ограниченное количество ДНК, а «жирные» свойства, позволяющие SMV1 менять форму, позволили бы предковым вирусам упаковывать больше генетического материала — полезная черта с эволюционной точки зрения.
«Вирусы могут представлять серьёзную угрозу для здоровья человека, как мы видим на примере пандемии COVID-19, — сказал Эгельман из Департамента биохимии и молекулярной генетики UVA. — Поэтому крайне важно, чтобы мы больше узнали о том, как эволюционировали вирусы. Но мы также можем учиться у вирусов и создавать новые технологии на основе принципов, обнаруженных в этих очень простых структурах».
Исследователи опубликовали свои выводы в научном журнале Cell.