Щоб проникнути в клітини, багато вірусів використовують білкові якоря, що допомагають їм злитися з клітинної мембраною.
Частинки ВІЛ на поверхні клітини. (Фото: НіТУ «МИСиС»)
<
>
Ми знаємо, що віруси - це просто нуклеїнова кислота, упакована в білкову оболонку-капсид. Проникаючи в клітину, вірус позбавляється від капсида, і далі користується ресурсами клітини-господаря для розмноження - тобто для множення копій своєї ДНК або РНК.
Але у деяких вірусів поверх білкового капсида є ще суперкапсид - додаткова оболонка з ліпідної мембрани з додаванням білків. Мембрану віруси запозичують знову ж у клітини, а ось білки в ній можуть бути як хазяйські, так і вірусні.
Коли такий вірус зближується з кліткою, його мембранна оболонка зливається клітинної мембраною, допомагаючи вірусу проникнути всередину. Але все не так просто: у вірусів є спеціальні білки, які сидять в їх мембрані і допомагають з'єднатися мембраною клітини. Вони так і називаються - білки злиття. Вони служать чимось на зразок стикувального апарату або, краще сказати, абордажних гаків: їх молекули влаштовані подібно пружинам, які в певний момент «вистрілюють» в мембрану молекулярними якорями, дозволяючи вірусу закріпитися на мембрані і почати власне злиття
Очевидно, що успіх вірусу залежить від властивостей мембрани клітини, яку він атакує, і головна властивість тут - її пружність. Іншими словами, чим складніше вірусних білків буде деформувати клітинну мембрану, тим менше ймовірність того, що вірус зможе проникнути в клітину.
Співробітники Інституту фізичної хімії та електрохімії РАН ім. А. Н. Фрумкіна, Національного дослідницького технологічного університету «МІСіС», Московського фізико-технічного інституту та ряду інших наукових центрів розробили теоретичну модель, яка передбачає енергетичні витрати, що вимагаються для цієї операції від вірусних білків.
Насправді такі моделі будували і раніше, проте Кріоелектронний мікроскопія показала, що при спробі злиття вірусу з клітиною з'являються структури, які не передбачені ні в одній з існуючих теоретичних конструкцій. Тому знадобилася нова модель, яка б все це пояснила.
Ті дивні структури, які побачили за допомогою Кріоелектронний мікроскопії, виявилися тупиковими - злиття б не сталося. Нова модель якраз демонструє, як структура вірусних білків злиття впливає на результат процесу - обернеться все тупиком або вірус успішно пролізе, куди йому потрібно.
Виявилося, що на процес злиття мембран впливають кілька ключових факторів, кожному з яких присвячена окрема публікація в International Journal of Molecular Sciences. По-перше, це геометричні параметри білків злиття - зрозуміло, що від їх просторової укладки залежить те, як вони будуть працювати з мембраною. Але на структуру білків сильно впливає кислотність середовища - це другий чинник. Нарешті, третій головний фактор - це так звані «рафти» (від англ. Raft - пліт).
Як відомо, ліпідна мембрана в нормі перебуває в напіврідкому стані, і в ній, як липидном море, плавають великі молекули і молекулярні комплекси. Рафти є якраз такі жорсткі молекулярні плоти або острівці, відносно вільно переміщаються по полужидкой клітинній мембрані. Вони взаємодіють з вірусними білками і грають вирішальну роль в тому, як піде процес злиття. В останній статті, опублікованій, як і попередні дві, в International Journal of Molecular Sciences , То кажуть, що якщо там, де вірусні білки злиття атакують клітинну мембрану, в ній виявиться рафт, то вірусу буде проникнути в клітину значно легше.
Важливо, що роль рафтів в проникненні показали на прикладі вірусу імунодефіциту людини. Крім нього, подібний же механізм використовують віруси гепатиту, лихоманки Ебола, грипу та ін. В цьому сенсі актуальність роботи важко переоцінити - якщо ми будемо в деталях знати, як вірус зливається з кліткою, то зможемо знайти засіб, щоб не пускати його в неї. Звичайно, розроблена модель описує весь процес в теорії, але вона підкаже експериментаторам, на чому варто зосередитися в дослідженнях взаємодії вірусів і клітин.
За матеріалами прес-служби НіТУ «МИСиС».
