Вирусы вторгаются в клетки организма, как невидимые армии, и у каждого типа есть своя собственная стратегия атаки. Но ученые пытаются сопротивляться. Многие используют электронную микроскопию, инструмент, который может «видеть», что делают отдельные молекулы в вирусе. Тем не менее, даже самая сложная технология требует, чтобы образец был заморожен и иммобилизован для получения самого высокого разрешения.

Теперь физики из Университета Юты впервые разработали способ визуализации вирусоподобных частиц в реальном времени, при комнатной температуре, с впечатляющим разрешением. Результаты исследования опубликованы в Biophysical Journal.

В новом исследовании метод ученых показывает, что решетка, которая формирует основной структурный компонент вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), является динамичной. Открытие диффузной решетки из белков Gag и GagPol, долгое время считавшейся полностью статичной, представляет новые потенциальные методы лечения.

Когда частицы ВИЧ вырастают из инфицированной клетки, вирусы задерживаются до того, как становятся инфекционными. Протеаза, фермент, который встроен как половина молекулы в белки GagPol, должен связываться с другими подобными молекулами в процессе, называемом димеризацией. Это запускает созревание вируса, что приводит к появлению инфекционных частиц.

Никто не знает, как эти молекулы полупротеазы находят друг друга и димеризуются, но это может быть связано с перестройкой решетки, образованной белками Gag и GagPol, которые лежат только внутри вирусной оболочки. Gag является основным структурным белком, и было доказано, что его достаточно для сборки вирусоподобных частиц. Молекулы Gag образуют решетчатую гексагональную структуру, где частицы переплетаются с самими собой. Промежутки между ними минимальны. Новый метод показал, что решетка Gag-белка не является статичной.

Новый метод — на шаг впереди благодаря использованию микроскопии, которая традиционно дает только статическую информацию. В дополнение к новым методам микроскопии ученые использовали математическую модель и биохимические эксперименты для проверки динамики решетки. Помимо вируса, основным следствием метода является то, что исследователи могут видеть, как молекулы перемещаются в клетке. Изучение любой биомедицинской структуры стало доступнее.

Это первое исследование, которое показывает, что структура белковой решетки вируса в оболочке является динамичной. Новый инструмент будет важен для лучшего понимания изменений, происходящих в решетке по мере того, как новые вирусные частицы переходят от незрелости к состоянию опасно заразных.

Каковы молекулярные механизмы, которые приводят к инфекции? Это открывает новое направление исследований. Если вы сможете понять этот процесс, возможно, вы сможете сделать что-то, чтобы они не могли найти друг друга, например, лекарство, которое остановит вирус, – Ипсита Саха, аспирант-исследователь на факультете физики и астрономии в Университете штата Юта