Учёные измерили энергию, высвобождаемую вирусом при заражении

Физик Алекс Эвилевич из Университета Карнеги — Меллона впервые напрямую измерил энергию, связанную с выбросом вирусной ДНК в клетку-хозяина. Это ключевое открытие для понимания физических механизмов инфекции и разработки препаратов, способных нарушить этот процесс.

Физический подход к вирусам

«Мы изучаем физику вирусов, а не их биологию», — говорит Эвилевич. Подход физической вирусологии позволяет выявить общие для разных вирусов физические свойства и механизмы заражения, что может привести к созданию препаратов широкого спектра действия.

Энергия упакованной ДНК

Во многих вирусах с двухцепочечной ДНК генетический материал упакован так плотно, что создаёт огромное давление на белковую оболочку, накапливая энергию. При инфицировании эта энергия высвобождается, превращаясь в тепловую, и выталкивает ДНК в клетку.

Прямое измерение энергии

Эвилевич и его коллеги из Лундского университета (Швеция) и Университета Лиона (Франция) использовали метод изотермической титрационной калориметрии (ITC), чтобы напрямую измерить выделяемое при выбросе генома тепло. Результаты опубликованы в Journal of Molecular Biology.

Ключевые результаты

• Измеренная тепловая энергия соответствует накопленной при упаковке ДНК.
• Количество выделяемого тепла увеличивается с длиной молекулы ДНК.
• Обнаружено, что упорядочение молекул воды вокруг нитей ДНК внутри вируса (энтропия гидратации) сильно влияет на накопление энергии — эффект, не учтённый в предыдущих моделях.

Значение для медицины

• Понимание энергетического профиля высвобождения генома открывает пути для создания препаратов, которые могли бы снизить внутреннюю энергию вируса и предотвратить заражение.
• Результаты также могут улучшить разработку генотерапии, где вирусы используются как «курьеры» для доставки терапевтических генов в клетки. Контролируемая упаковка генов в вирусную оболочку — ключевой фактор успеха.