Minulý týden vědci dokázali, že elektrony jsou kulaté - objev, který fyziky vrhl do ocasu. Nyní by mohli být stejně zděšení i další vědci, když uslyší, že opak je pravdou o dalším pochybném kole: sférických virech. Ukázalo se, že nejsou tak kulaté, jak si všichni mysleli, zjistí nová studie.
Přihlédneme-li k pocitu zklamaných milovníků koulí, mohou tato zjištění hrát důležitou roli v oblasti virologie: Podle studie mohou ovlivnit způsob zkoumání virů a mohou ovlivnit strategie používané k léčbě virových chorob.
Některé typy virů jsou ikosahedrální nebo 20stranné. Od padesátých let byly tyto viry vnímány jako symetrické koule, s 20 trojúhelníkovými fazetami rovnoměrně rozloženými soustředně po jejich povrchu.
Dlouho předpokládaná geometrie těchto virů byla utvářena pochopením vědců o tom, jak se replikují proteiny, což naznačuje, že viry byly vytvořeny z mnoha identických kopií stejné proteinové struktury, uvedl spoluautor studie Michael Rossmann, profesor na katedře biologie Vědy na Purdue University v Indianě. Všechny tyto identické kopie by se tedy spojily a vytvořily symetrický tvar.
Vyšetření sférických virů pod mikroskopem od padesátých let skutečně posílilo jejich představu o jejich symetrii. Ukázalo se však, že vědci neviděli celý obraz.
Bylo tedy velkým překvapením, když Rossmann a jeho kolegové zjistili, že flaviviry - rod, který zahrnuje Ziku a dengue - jsou asymetrické, vysvětlil.
"Protože po mnoho desetiletí všechna studia virů předpokládala symetrii, nešetřili jsme na viry s dostatečnou péčí. Dělali jsme předpoklady, které tyto variace přehnaly," řekl Rossmann Live Science.
Hrbolatý povrch
V nové studii zveřejněné online 22. října v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences použil Rossmann a jeho kolegové kryo-elektronovou mikroskopii nebo kryo-EM k vytvoření 3D modelů flaviviru s vysokým rozlišením. Po ochlazení vzorků na extrémní teploty odhalí kryo-EM podrobnosti o virech na atomové úrovni.
Protože sférické viry byly považovány za dokonalé sféry, byl tento přístup obvykle dokončen technikou zpracování známou jako požadavek symetrie, který vytvořil symetrický model z dat, uvedli vědci.
Pro novou studii vědci tento poslední krok vynechali. Dívali se na nezralé a zralé viry Kunjinů (podtyp viru West Nile) a v obou podobách našli hrboly, které se objevily na jedné straně viru. Jinými slovy, sbohem symetrie.
Podle studie se tyto hrboly formují, když mladý virus vychází z jiného viru uvnitř hostitelské buňky. Jak se proteiny ve vnější membráně nového viru snaží uzavřít otvor, vytvářejí tvar, který není tak dokonalý jako ostatní aspekty na povrchu viru, uvedl spoluzakladatel studie Richard Kuhn, také profesor Purdueova oddělení biologického oddělení Vědy.
„Krk této nadějné částice se při štípnutí velmi zužuje a okolní skořápka se začíná bít do sebe,“ řekl Kuhn v prohlášení. "Myslíme si, že by nemuseli chytit správné množství bílkovin, aby vytvořili ikosedron, a výsledkem je částice, která má na jedné straně zkreslení."
Vědci také zjistili, že nezralé viry mají nepravidelně umístěné nukleokapsidy nebo jádrové struktury. U mladých virů jádro leželo blíže k jedné straně vnějšího pláště, ačkoli se v době zralosti viru přemístilo do centra, vědci psali ve studii.
Tyto nově objevené nepravidelnosti pravděpodobně poskytnou informace o tom, jak se nové viry shromažďují, když rostou v infikovaných buňkách, a odhalení těchto funkcí a jak mohou fungovat, mohou vědcům nabídnout nové cíle antivirové léčby, řekl Rossmann.
"Jakýkoli antivirový systém narušuje normální průběh životního cyklu viru - jedním ze způsobů, jak do něj zasahovat, je zastavit počáteční sestavení viru," uvedl.
