Биология

Первое видео, показывающее формирование отдельных вирусов в режиме реального времени

Первое видео, показывающее формирование отдельных вирусов в режиме реального времени

Впервые ученые зафиксировали образование отдельных вирусов. Они использовали интерферометрический микроскоп для захвата процесса сборки вируса в режиме реального времени. Это может помочь нам лучше понять, как создавать самоорганизующиеся частицы и бороться с вирусами.

Биомолекулы слишком малы, чтобы наблюдать в деталях. Клетки обычно имеют диаметр от 1 до 100 микрометров. Внутри клетки двойная спираль ДНК имеет ширину около 10 нанометров, в то время как ядро ​​(клеточная органелла), заключающее эту ДНК, примерно в 1000 раз больше (10 микрометров).

Последние достижения в области методов микроскопии позволили исследователям изобразить структуру вирусов с беспрецедентным разрешением вплоть до атомного уровня в каждом белке. Тем не менее, мы не знаем, как такие структуры собираются сами.

Недавно исследовательская группа в Гарвардском университете смогла сделать снимки, показывающие образование отдельных вирусов. Это первый случай, когда кто-то в реальном времени получил представление о кинетике сборки вируса. Полученные данные могут помочь ученым понять, как бороться с вирусами и создавать самоорганизующиеся частицы.

Что именно они наблюдали и как?

Исследователи проанализировали наиболее распространенный тип вируса на Земле — одноцепочечные РНК-вирусы. Известные человеческие заболевания, вызываемые этими вирусами, включают полиомиелит, лихорадку Западного Нила, вирусную болезнь Эбола, бешенство, простуду и гепатит С и Е.

Они сфокусировались на конкретном вирусе РНК, ширина которого составляет приблизительно 30 нанометров, и который содержит один сегмент РНК, содержащий 180 идентичных белков и 3600 нуклеотидов. Белки формируют структуру в форме футбольного мяча вокруг РНК, объединяясь в пятиугольники и шестиугольники. Эта белковая оболочка вируса называется капсидом.

Поскольку компоненты РНК-вирусов слишком малы, а их взаимодействие слишком слабое, никто не смог изобразить сборку вируса в режиме реального времени.

В этом исследовании исследователи смогли захватить вирусы, используя интерферометрическую микроскопию рассеяния, передовую оптическую технику, основанную на эффективном обнаружении света, рассеянного наноскопическими объектами. Он не показывает структуру вируса, но раскрывает размер вируса и то, как он меняется со временем.

Они делали это, прикрепляя нити РНК к субстрату и пропуская белки по поверхности. Затем они использовали интерферометрический микроскоп для регистрации процесса — появилось несколько темных пятен, которые постепенно становились темнее, пока не достигли размеров полностью развитых вирусов.

Наблюдая за интенсивностью растущих пятен, они определили количество белков, которые со временем прикреплялись к каждой цепи РНК.

Это был необратимый процесс: как только пятна начали собираться, они становились темнее и темнее, пока не закончили. Некоторым из них потребовалась 1 минута, чтобы достичь полной интенсивности вируса, а некоторым — более 5 минут.

Симуляции против реальности

Предыдущие компьютерные симуляции предсказывали два вида путей сборки:

  1. Белки прилипают к РНК случайным образом, прежде чем перегруппироваться в капсид.
  2. Перед ростом капсида образуется ядро (критическая масса белков).

Исследовательская группа сравнила эти пути с фактическими наблюдениями, полученными в этом исследовании, и обнаружила, что результаты соответствуют второму пути.

Они также заметили, что не все капсиды вырастают в полноценный вирус. Образование ядер должно быть сбалансировано с ростом капсида. Другими словами, если ядро формируется слишком быстро, оно не может вырасти в полноценный вирус.

Мы все еще не знаем, что заставляет эти белки собираться вместе, чтобы сформировать ядро. Но поскольку мы определили путь, мы можем построить новые модели для изучения самосборки наноматериалов.

По материалам

new-science.ru

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть
Закрыть