Новая визуализация показывает, что вирусные частицы более индивидуальны, чем считалось

Исследователь из Университета Пердью разработал новую технику визуализации, которая показала, что вирусные частицы одного типа не являются структурно идентичными, как считалось ранее.

Доцент Вэнь Цзян обнаружил, что важная вирусная субструктура — портал-вертекс — состоит из компонентов, которые могут собираться разными способами, создавая различия от частицы к частице.

«Предполагалось, что каждая отдельная вирусная частица — точная копия других, но природа сложнее. Существуют небольшие различия, которые приводят к ряду потенциальных структурных комбинаций для этой части вируса», — сказал Цзян.

Проблема существующих методов:

• Визуализация структуры вирусной частицы основана на реконструкции из множества изображений разных частиц.
• Этот метод работает, только если все частицы идентичны.
• При наличии вариаций реконструкция искажается, а части структуры выглядят размытыми.

Новый метод — «фокусированная асимметричная реконструкция» (FAR):

• Исследование проводилось на бактериофаге T7.
• Портал-вертекс сравним со стопкой из пяти колец, где каждое кольцо состоит из нескольких копий одного белкового молекулы.
• Пять разных колец имеют четыре разные симметрии (5, 12, 8 и 4 точки).
• Кольца могут слегка поворачиваться, по-разному выравниваясь относительно соседних.
• Метод FAR фокусируется только на одной паре соседних колец за раз. Для такой малой части структуры частицы идентичны, что позволяет получить чёткое изображение.
• Фокус можно перемещать, чтобы разрешить каждую пару отдельно, а затем комбинировать варианты, чтобы показать возможные комбинации для всей структуры.

Ключевое открытие:

• Независимо от комбинаций колец, портал-вертекс слегка наклонён относительно оси (как волчок).
• Этот наклон может помогать вирусу упаковывать ДНК, аккуратно наматывая её в пустую оболочку (капсид) вируса и предотвращая спутывание.

Значение и перспективы:

• Метод FAR позволяет анализировать слоистые структуры с варьирующимися и подвижными интерфейсами.
• Команда планирует использовать его для определения движений мотора, упаковывающего ДНК.
• Исследование финансировалось NIH и опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
• Понимание структуры вирусов может привести к новым способам лечения инфекций.
• Бактериофаги сами по себе могут использоваться для лечения бактериальных инфекций, особенно вызванных антибиотикорезистентными бактериями.

«Чем больше мы знаем о бактериофагах, тем выше шанс, что мы будем использовать их оптимально», — отметил Филип Сервер, соавтор исследования.