Питание и здоровье
Питание и здоровье

Особенности питания различных групп людей

Медицина в фото
Медицина в фото

Уникальные медицинские фото: органы, болезни, паразиты

Планирование беременности и зачатие
Планирование беременности

Рождение ребенка – важный шаг в жизни каждой семьи

Справочник по психиатрии
Справочник по психиатрии

Симптомы, диагноз, развитие, лечение

Главная / Новости / Новая модель вируса гриппа демонстрирует его слабые места
11 декабря 2012

Новая модель вируса гриппа демонстрирует его слабые места

Новая модель вируса гриппа демонстрирует его слабые места

Ученые из Исследовательского института Скриппса (TSRI) значительно продвинулись в понимании того, как вирус гриппа реплицируется внутри инфицированных клеток. Исследователи использовали передовые технологии молекулярной биологии и электронной микроскопии, чтобы подробно «рассмотреть» один из белковых комплексов гриппа. Изображения, сформированные в ходе исследования, показывают белки вируса гриппа в процессе саморепликации, освещая слабые места вируса, что, несомненно, будет представлять интерес для разработчиков лекарственных препаратов.

Отчет об исследовании, опубликован который был в онлайн версии журнала Science Express, сфокусирован на рибонуклеопротеиде (РНП) гриппа. Рибонуклеопротеиды содержат генетический материал вируса, а также особый фермент, который необходим вирусу в процессе создания своих копий.

«Работа над структурными исследованиями в этой области застопорилась по причине технических препятствий, и потому это достижение является весьма долгожданным», — говорит Ян Уилсон, профессор кафедры структурой биологии в TSRI и ведущий автор отчета, над которым также работали профессоры кафедры клеточной биологии TSRI Бриджит Каррагер и Клинт Поттер. «Данные, полученные в ходе этого исследования, дают нам намного более ясную картину механизма репликации вируса гриппа».

Раскрытие тайны рибонуклеопротеидов

В основе любого вируса гриппа лежит восемь рибонуклеопротеидов, крошечных молекулярных механизмов, которые жизненно важны для способности вируса к выживанию и распространению внутри своего «хозяина». Каждый РНП содержит сегмент – как правило, один протеин-кодирющий ген – РНК-вирусного генома. Такой сегмент вирусной РНК покрыт защитным вирусным нуклеопротеидом и имеет структуру, которая напоминает скрученную петлю цепочки. Свободные концы этой перекрученной петли удерживаются ферментом-полимеразой вируса гриппа, который решает две центральные задачи вирусной репродукции: создание новой вирусной геномной РНК, и создание транскриптов РНК, которые превратятся в вирусные белки.

Помимо того, что полимераза гриппа важна для обычных инфекций, она содержит в себе некоторые ключевые «видовые барьеры», которые не позволяют, например, вирусам птичьего гриппа заражать млекопитающих. В прошлом мутации в ключевых точках фермента позволили вирусу инфицировать новые виды. Итак, исследователи стремились узнать определенные подробности процесса взаимодействия полимеразы гриппа и остальных РНП.

Получение этих подробностей было действительно сложной задачей. Одной из причин является тот факт, что рибонуклеопротеиды гриппа являются сложными сборками, которые крайне затруднительно эффективно синтезировать в лаборатории. Гены полимеразы гриппа особо устойчивы к экспрессированию в тестовых клетках, а продуцируемые ими белки существуют в виде трех раздельных фрагментов, или субэлементов, которые должны каким-то образом самособираться. До настоящего момента единственные рибонуклеопротеиды гриппа, которые были созданы в лаборатории, представляли собой укороченные версии РНП, структуры которых не совсем соответствует структурам естественных РНП гриппа. Исследователи также ограничены в количестве вирусного материала, который они могут использовать для подобных исследований.

Тем не менее, исследовательской группе удалось разработать систему экспрессирования в тестовых клетках, которая позволила продуцировать все компоненты белка и РНК необходимые для образования полноценных РНП гриппа. «Мы смогли получить клетки, позволившие надлежащим образом собрать эти компоненты, следовательно, мы имели действующие самореплицирующиеся РНП», — говорит Роберт Н. Кирхдоерфер, первый автор исследования. Кирхдоерфер являлся соискателем степени кандидата наук, работая в лаборатории Уилсона во время исследования, на данный момент он – научный сотрудник с кандидатской степенью в лаборатории профессора TSRI Эрики Олман Сафир.

Со временем Кирхдоерфер очистил РНП гриппа в количестве достаточном для проведения анализа электронным микроскопом группой TSRI по работе с автоматизированными системами молекулярной визуализации, руководство которой осуществляется совместно Каррегер и Поттером.

Невиданное ранее

Новшества группы по визуализации позволили исследователям проанализировать молекулярные образцы с меньшим трудом, за меньшее время, и с использованием меньшего количества исходного материала. «Мы смогли, например, автоматически собирать данные в течение нескольких дней подряд, что является необычным при работе с электронными микроскопами», — говорит Арне Моэллер, научный сотрудник с кандидатской степенью группы по визуализации, который также являлся первым автором исследования.

Электронные микроскопы создают высокоразрешающие изображения своих крошечных мишеней при помощи электронов, а не фотонов света. Изображения выявили многочисленные, четко показанные РНП-комплексы. К удивлению Моэллера и его коллег, во многих из них у РНП имелись отростки, о которых не было известно ранее. «Они ветвились – это было очень захватывающим зрелищем», — говорит он.

«По существу, это были снимки реплицирующихся РНП гриппа, т.е. то, чего раньше мы никогда не видели», — говорит Кирхдоерфер. Эти и другие данные, полученные благодаря изображениям десятков тысяч отдельных РНП, позволили исследовательской группе сформировать наиболее полную пока модель структуры и функций РНП гриппа. Модель подробно показывает, как полимераза связывается со своим РНП, как она выполняет сложную задачу по транскрипции вирусных генов, и как отдельные копи вирусной полимеразы способствуют доведению до конца процесса репликации РНП. «Теперь нам удалось взять многое из того, что нам уже было известно о вирусном РНП ранее и отобразить все это на определенных частях структуры РНП», — говорит Кирхдоерфер.

Новая модель вируса гриппа освещает некоторые слабые места вируса. Одно из них – это изменение формы, которое субэлемент полимеразы (захватывающий вирусную РНК и подтягивающий ее к активному центру второго субэлемента) должен пройти во время транскрипции вирусного гена. Второе – это ключевое взаимодействие между полимеразой и вирусными нуклеопротеидами. РНП гриппа длинные и гибкие, они изгибаются на изображениях, полученных при помощи микроскопа; соответственно, структурная модель остается только в незначительной степени мелкозернистой. «Конечно, нельзя разработать лекарства, основываясь только на этой модели», — говорит Кирхдоерфер. «Однако теперь мы гораздо лучшее представляем себе, как действует РНП гриппа, а это все-таки наводит на мысль о некоторых возможностях для создания более эффективных препаратов от гриппа».


Источник:
medicalnewstoday.com

Далее по теме:

Loading...