Цикл вирусной инфекции раскрыт в динамических деталях

Критический процесс в цикле инфекции вирусов впервые раскрыт в динамических деталях с использованием передовой технологии на основе растений.

Данные о процессе созревания вируса, полученные в исследовании, могут помочь в разработке новых методов лечения вирусных инфекций.

Созревание играет критическую роль для всех вирусов животных и бактерий и необходимо для образования инфекционных вирионов или частиц. Хотя общие схемы процесса определены для многих групп вирусов, детальные механистические исследования ранее не проводились.

Чтобы провести первое детальное механистическое исследование созревания, Роджер Кастельс-Граэльс, аспирант, работающий в лаборатории профессора Джорджа Ломонософфа в Центре Джона Иннеса, ввел генетический материал насекомого вируса Nudaurelia capensis omega virus (NV) в растения карликового табака N. benthamiana.

Эта техника транзиентной экспрессии использует вирусоподобные частицы (VLP), которые имитируют настоящий вирус. Капсид или белковая оболочка вируса продуцируется клетками растений, а исследовательская команда затем анализирует материал, очищенный из инфильтрированных листьев.

Исследование показало, что созревание прокапсидов — незрелых вирусных структур — может происходить внутри растительных клеток с образованием полностью функциональных зрелых капсидов. Ранее этого не наблюдалось в отсутствие естественной инфекции, и это новое применение для системы транзиентной экспрессии, разработанной профессором Ломонософфом в Центре Джона Иннеса.

Сравнительный крио-ЭМ анализ структур прокапсидов и зрелых капсидов выявил крупные структурные перестройки как внутри, так и между белковыми субъединицами капсида, сопровождающие созревание. Эти изменения формы позволяют протекать химическим реакциям, необходимым для заражения вирусом хозяина.

Профессор Ломонософф, руководитель группы в Центре Джона Иннеса, сказал: «Большинство структурных исследований вирусных частиц на сегодняшний день давали статическую картину. Выделяя частицы из растений, которые проходят процесс созревания, нам удалось получить картину динамики важнейшей части цикла вирусной инфекции».

Настоящее исследование, проведенное в сотрудничестве ученых из Университета Лидса, Бразилии, США и Центра Джона Иннеса, раскрывает детали структур в начале и в конце процесса созревания. Теперь необходим анализ промежуточных этапов, чтобы получить полное понимание динамики.

Это позволит исследовательской группе определить 3D-структуры промежуточных продуктов процесса созревания, чтобы создать «фильм».

«Мы показали, что созревание происходит со временем внутри растительных клеток, и это означает, что мы открыли ценный инструмент для изучения созревания вирусов. Мы надеемся, что это заинтересует потенциальных коллабораторов и индустрию», — сказал профессор Ломонософф.

Исследование «Plant-expressed virus-like particles reveal the intricate maturation process of a eukaryotic virus» опубликовано в Communications Biology.