Гигантские вирусы, поражающие амёб, используют белки для упаковки ДНК

Для некоторых гигантских вирусов уловка с упаковкой ДНК может быть критически важна для заражения.

Вирусы, поражающие амёб и называемые Marseilleviridae, наматывают свою ДНК на белки, подобно нити, свободно обёрнутой вокруг катушки. Такое расположение упаковки может помогать Marseilleviridae захватывать клеточные механизмы амёбы для собственной репликации, сообщают исследователь Медицинского института Говарда Хьюза Каролин Люгер и её коллеги 22 июля 2021 года в журнале Cell.

Это открытие предполагает новую неожиданную роль для этих белков, обёрнутых ДНК, называемых гистонами, в жизненном цикле вируса, говорит Люгер, структурный биолог и биохимик из Университета Колорадо в Боулдере. Вместе с недавней статьей в Nature Structural & Molecular Biology, новая работа расширяет коллекцию организмов, имеющих такие структуры упаковки ДНК, или нуклеосомы.

Учёные десятилетиями знали, что эукариотические клетки (к которым относятся люди, грибы, кошки и растения) оборачивают нити ДНК вокруг восьми гистоновых белков, образуя нуклеосому. Господствующая точка зрения заключалась в том, что такая организация уникальна для эукариот. Но несколько недавних открытий поставили это под сомнение.

Например, гистоновые белки были обнаружены у микробов-архей. А команда Люгер, среди прочих, показала, что эти организмы могут изгибать ДНК вокруг гистонов так же, как это делают эукариоты. Исследователи также обнаружили гистоны у гигантских вирусов Marseilleviridae — типа вирусов, более чем в два раза превышающих размер вируса гриппа.

Команда Люгер хотела выяснить, почему некоторым гигантским вирусам (иногда называемым «гирусами») требуется собственный набор гистонов. Команда, в которую входили исследователи из Университета Колорадо в Боулдере и Университета Экс-Марсель во Франции, провела in vitro эксперименты с Melbournevirus, членом семейства Marseilleviridae, чтобы найти ключи к функции гистонов. Исследователи также удалили гены гистонов из гигантского вируса и затем проверили, может ли он всё ещё заражать клетки.

Люгер и её коллеги обнаружили, что гистоны слипаются парами, образуя нестабильные нуклеосомоподобные частицы. Эти шаткие частицы имеют отличные структурные и поведенческие свойства, которые помогают вирусам заражать свою цель. В отличие от большинства вирусов, которые для репликации проникают в ядро клетки, гигантские вирусы остаются в цитоплазме хозяина — водянистой области вне ядра.

Внутри «вирусных фабрик» в цитоплазме заражённой амёбы гигантские вирусы упаковывают свою ДНК в пучки. Команда обнаружила, что эти пучки менее стабильны и менее компактны, чем эукариотические нуклеосомы. Такая свободная упаковка может облегчать доступ к вирусному геному, позволяя белкам хозяина копировать гены, необходимые для репликации вируса. Без гистонов вирус не может организовать свою ДНК и не может успешно заразить амёбу, обнаружила команда.

Многие вопросы о вирусных гистоновых белках остаются. Например, исследователи не знают, почему они слиты парами или зачем вирусу вообще нужны нуклеосомы, учитывая, что другие вирусы могут успешно реплицироваться без этих структур ДНК.

Новая работа команды Люгер расширяет обширный каталог структур нуклеосом, охватывающий царства жизни. «Эта работа недвусмысленно показывает, что эти вирусные гистоны могут собираться в нуклеосомы, очень похожие на их эукариотические аналоги».