Учёные впервые засняли на видео процесс заражения клетки вирусом
Впервые исследователи зафиксировали на видео в реальном времени и в 3D все этапы проникновения вируса в живую клетку и её заражения.
Для этого учёные использовали передовую визуализацию — микроскопию с решётчатым световым листом, а также химические и генетические манипуляции.
Первая часть видео показывает искусственно созданный вирус с белками-шипами SARS-CoV-2 (помечены розовым), который захватывается на поверхности клетки и поглощается клеточным компартментом — эндосомой. Затем вирус сливается с мембраной эндосомы и впрыскивает свой генетический материал (помечен синим) внутрь клетки. Эти шаги необходимы для запуска цикла вирусной инфекции и репликации.
Вторая часть видео демонстрирует множество таких вирусов внутри клетки. Видео охватывает 4 минуты активности, снимки делались каждые 4 секунды.
Результаты, опубликованные 1 сентября в PNAS, дают новое понимание фундаментальной механики вирусной инфекции и могут указать путь к новым методам вмешательства до начала COVID-19.
Работа исследователей показала, что вирусы не могут слиться с мембраной и высвободить свои геномы, если они не находятся в слабокислой среде. Эксперименты показали, что pH должен быть в диапазоне от 6.2 до 6.8 — чуть ниже нейтрального и сопоставим с pH жидкостей организма, таких как слюна и моча. Эндосомы имеют такую кислотность, и измерения команды подтвердили, что это также диапазон pH внутри типичной человеческой носовой полости, где часто начинается инфекция SARS-CoV-2.
«Довольно забавно, что измерение pH носовой полости редко проводилось ранее», — отметил соавтор Томас Кирххаузен, профессор клеточной биологии в Институте Блаватника Гарвардской медицинской школы (HMS).
Команда обнаружила, что кислая среда позволяет ферментам в эндосоме или на поверхности клетки — включая TMPRSS2, ключевой фактор инфекции SARS-CoV-2 — разрезать спайк-белок и облегчить слияние мембран.
Работа велась под руководством лабораторий Кирххаузена; бывшего профессора HMS Шона Уилана, ныне работающего в Вашингтонском университете в Сент-Луисе; и Джузеппе Балистрери в Хельсинкском университете. Алекс Кройцбергер, инструктор по педиатрии в HMS в лаборатории Кирххаузена, является первым автором статьи.