Кажется, о вирусе SARS-CoV-2, возбудителе коронавирусной пневмонии Covid-19, ученым известно уже все. Однако исследователи из самых разных областей науки продолжают изучать этот патоген, чтобы лучше подготовиться к новым пандемиям и понять, как вирусы взаимодействуют с организмом человека.

Группа ученых из Национального центра развития трансляционных наук (NCATS) в штате Мэриленд, США, визуализировала один из важных этапов развития коронавирусной инфекции. Они в режиме реального времени показали, как шипиковый S-белок вируса связывается с молекулой ACE2 на мембране клетки человека.

Статья с описанием процесса визуализации опубликована в издании ACS Nano.

Для американских клеточных биологов это уже далеко не первое подобное исследование. В NCATS ранее опробовали методы визуализации развития раковых опухолей и проникновения различных вирусных агентов в клетки. Но когда началась пандемия Covid-19, все силы и мощности были брошены на изучение ее возбудителя.

Главной задачей ученых было исследовать процесс взаимодействия вирусных и клеточных рецепторов напрямую. В предыдущих исследованиях на эту тему уже накопилось достаточно информации о том, как может проходить этот процесс. Однако информацию о межмолекулярных взаимодействиях собирали косвенно, по результатам внеклеточных анализов и тестов с отдельными вирусными белками.

Для своего исследования биологи сконструировали псевдовирион SARS-CoV-2 (искусственную вирусную частицу), прикрепив к ней квантовую точку — частицу материала размером несколько нанометров, близким к длине волны электрона в этом материале. Эта конструкция взаимодействовала с человеческой клеткой, ACE2-рецепторы которой были мечены зеленым флуоресцентным белком. Когда шипиковый белок связывался с клеточным рецептором, квантовая точка контактировала с флуоресцентным белком. Это, в свою очередь, вызывало тушение флуоресценции, которое можно было наблюдать.

Различные варианты визуализации взаимодействия флуоресцентно меченых клеток с псевдовирионами / Gorshkov, Oh, ACS Nano, 2020

Используя описанную выше методику, исследователям удалось отследить связывание псевдовириона с рецептором и последующий эндоцит. Кроме того, биологи смогли увидеть, что связывание и эндоцитоз предотвращались в присутствии специальных антител.

«Действительно можно увидеть, как это происходит в реальном времени, — говорит один из авторов работы Кирилл Горшков. — В этом вся прелесть такого анализа, поэтому мы уверены, что он будет важен для скрининга [потенциальных] лекарств [против Covid-19]».

Ученые отмечают, что их метод ограничен визуализацией проникновения клеток за счет эндоцитоза. Еще предстоит определить, работает ли такой же механизм для всех типов клеток, в частности для тканей легких. Предполагаемый альтернативный механизм атаки вируса на клетку может быть основан на слиянии мембран, и его отображение с помощью псевдовириона с квантовыми точками потребует значительных модификаций.