Новый метод позволяет детально рассмотреть структуры вирусов

Исследователи из Университета Пердью впервые получили трёхмерные изображения вируса с рекордным разрешением 4,5 Å (ангстрема), что вдвое детальнее предыдущих достижений. Для этого использовалась методика криоэлектронной микроскопии отдельных частиц (single-particle electron cryomicroscopy).

Ключевые достижения и значение

• Рекордное разрешение: 4,5 Å — это наивысшее разрешение, когда-либо достигнутое для живого организма такого размера. Оно позволяет различить отдельные элементы белков, расположенные на этом расстоянии друг от друга.
• Прорыв в методике: Работа знаменует переход к почти атомарному разрешению в крио-ЭМ. Как отметил профессор Роджер Хендрикс, это позволяет «проследить полипептидную цепь — основу белков» и увидеть «крошечные шестерёнки и рычаги», обеспечивающие их функцию.
• Объект исследования: Учёные реконструировали структуру капсида (белковой оболочки) бактериофага epsilon15. Этот вирус принадлежит к самому многочисленному семейству жизненных форм на Земле.
• Преимущество метода: Крио-ЭМ позволяет изучать образцы в состоянии, близком к естественному («как если бы вирус был заморожен в стекле»), в отличие от методов, требующих кристаллизации.

Технологическая основа

• Микроскопия: Использовался криоэлектронный микроскоп в Медицинском колледже Бейлора. В 2009 году в Университете Пердью планировалась установка собственного современного микроскопа.
• Вычисления: Для обработки тысяч двумерных снимков и создания 3D-модели потребовались масштабные вычисления. Исследователи задействовали распределённую сеть Condor из 7000 компьютеров, предоставленную ITaP (Офис информационных технологий) Пердью.

Перспективы

Получение детальной структуры вирусов открывает путь к пониманию механизмов заражения и сборки вирусных частиц, что критически важно для разработки методов лечения. Ведущий автор исследования Вэнь Цзян планирует продолжить совершенствование методики для достижения разрешения 3–4 Å и изучения более медико-значимых вирусов.

Исследование было проведено учёными из Университета Пердью, Медицинского колледжа Бейлора и Массачусетского технологического института при поддержке Национальных институтов здоровья (NIH) и Национального научного фонда (NSF). Результаты опубликованы 28 февраля в журнале Nature.