A vírustanulmányok újra egyesítik a fő rovarok által terjesztett vírusok két családját

A vírustanulmányok újra egyesítik a fő rovarok által terjesztett vírusok két családját
A vírustanulmányok újra egyesítik a fő rovarok által terjesztett vírusok két családját
Anonim

WEST LAFAYETTE, Ind. – Két víruscsalád, amelyekről korábban azt hitték, hogy rokonok, később pedig nem rokonok, egyfajta tudományos családegyesülést ünnepel.

A Cell tudományos folyóirat mai (péntek, 6. 6.) számában megjelent tanulmányban a Purdue Egyetem tudósai kimutatták, hogy az alfavírus külső felületén lévő fehérjeszerkezet rokonságban áll a felszínen található fehérjével. a flavivírusoknak nevezett víruscsaládból. Egy másik tanulmány, amelyet ugyanabban a számban publikált egy francia kutatócsoport, hasonló hasonlóságot mutat.

"Akkor két, látszólag nem rokon víruscsoport áll rendelkezésünkre, amelyek mostanra a héj vagy ketrec felépítése alapján kerültek kapcsolatba egymással" - mondja Richard Kuhn, a biológiai tudományok docense és a kutatás társkutatója. a Purdue-tanulmány. "Ez a két víruscsalád együtt okozza a rovarok által terjesztett vírusos betegségek több mint felét az emberekben és az állatokban világszerte. Ha jobban megértjük e vírusok szerkezetét, feltárhatjuk azokat a mechanizmusokat, amelyek lehetővé teszik számukra a boldogulást és új fejlesztéseket. stratégiákat ezek megelőzésére és ellenőrzésére."

Az eredmények új betekintést nyújtanak a rovarok által terjesztett vírusok e nagy családjainak felépítésébe, amelyek együttesen évente több millió emberi megbetegedést okoznak, és hogyan fejlődtek ki a sejtek megfertőzésére. A felfedezés segíthet a tudósoknak vírusellenes vegyületek és egyéb stratégiák kidolgozásában az e vírusok által okozott betegségek, köztük a sárgaláz és a vírusos agyvelőgyulladás megcélzására.

Az E1 nevű fehérjét a Sindbis nevű alfavírus felszínén találták meg, és a flavivírusokban található elrendezéshez hasonló ikozaéderes vázat képez.

"A héjszerkezet hasonlósága azt sugallja, hogy valószínűleg ugyanaz a mechanizmus, amellyel bejutnak a sejtekbe" - mondja Kuhn. "Ez azt is sugallja, hogy evolúciós kapcsolat van a vírusok két csoportja között. Talán egy elődje, amely más volt, mint bármelyikük jelenleg."

Ironikus módon az alfavírusok és a flavivírusok, amelyek számos tulajdonsággal rendelkeznek, egykor egyetlen víruscsaládba tömörültek. Mindkét vírustípus jól rendezett, szimmetrikus héjakat tartalmaz, amelyeket zsíros, lipidréteg borít. És mindkét típusú vírus ribonukleinsavat vagy RNS-t használ genomjuk hordozására.

Ezenkívül mind az alfa-, mind a flavivírusokat rovarok, különösen vérszívó fajták, például szúnyogok és kullancsok terjesztik emberre vagy állatra.Jelenleg több mint 100 fajta flavivírust és alfavírust azonosítottak, amelyek olyan betegségeket okoznak, mint a sárgaláz, az agyvelőgyulladás, a dengue-láz és különféle neurológiai rendellenességek.

De 10 évvel ezelőtt, amikor a tudósok szekvenálták e vírusok genomját, azt találták, hogy a génszekvenciák nagyon eltérően szerveződnek, és arra a következtetésre jutottak, hogy a két víruscsoport nincs kapcsolatban egymással.

A Sindbis vírust alkotó fehérjék szerkezetének tanulmányozása alapján úgy tűnik, hogy e vírusok genetikai örökségének legalább egy részének közös ősőse kellett, mondja Kuhn.

"A vírusok osztályozásának alapjául szolgáló fehérjeszerkezet azon a tényen alapul, hogy a fehérjeszerkezetek sokkal lassabban változnak, mint a genomokat alkotó aminosavszekvenciák, így támpontokat adnak a vírusok evolúciójához, " mondja, megjegyezve, hogy ezt a koncepciót 25 évvel ezelőtt a Purdue kutatója, Michael Rossmann dolgozta ki.

A röntgenkrisztallográfia egy olyan technika, amelyet gyakran használnak szerkezetek, például fehérjék és vírusok atomi részletes vizsgálatára. De a folyamat csak akkor működik, ha az anyagokat kristályokká lehet alakítani. A kristályokat azért használják, mert egyetlen molekula diffrakciós mintázata jelentéktelen lehet, de a sok egyedi, azonos molekula egy kristályban felerősíti a mintát. Diffrakciós mintázatok jönnek létre, amikor egy röntgensugár egy kristályhoz ér, és az egyes atomokat körülvevő elektronok elhajlítják a sugarat. Ezután számítógépek használhatók ennek a mintának a értelmezésére és az atomok helyzetének rekonstruálására.

A burkos vírusokat, például az alfavírusokat és a flavivírusokat nehezebb tanulmányozni, mert felületi jellemzőik megnehezítik a diffrakciót okozó kristályok termesztését, mondja Kuhn.

"Korábban az emberek tudtak kristályokat szerezni ezen vírusok némelyikéhez, de ezek a kristályok csak 30 angströmig vagy 30 százmilliomod centiméterig diffraktálnak, ami nem használható nagy felbontású vizsgálatokhoz." azt mondja.

A purdue-i közelmúltbeli felfedezések a Sindbis vírus nevű alfavírus kristályosítására irányuló erőfeszítésekből származnak. Három purdue-i laboratórium és az Észak-Karolinai Állami Egyetem Dennis Brown laboratóriuma együttműködésében egy alternatív stratégiát dolgoztak ki, amely módosított Sindbis vírusok előállításán alapul. A Purdue-csoport tagja volt Timothy Baker, a biológiai tudományok professzora és az elektronmikroszkópos specialista; Michael Rossmann, a Hanley biológiai tudományok kiváló professzora és a röntgenkrisztallográfia szakértője; és Kuhn, a virológia specialistája.

A Sindbis vírus rendezett szerkezetű, a membránba ágyazott fehérjék meghatározott mintázatok szerint. A vírus felszíne azonban egy sor cukormolekulát is tartalmaz, amelyek a "glikozilációs helyeken" találhatók, és nagy, kiálló fehérjetüskékhez kapcsolódnak.

A Purdue csapata a vírus módosított változatait fejlesztette ki, amelyeket genetikailag módosítottak a glikozilációs helyek megszüntetése érdekében, amelyek lehetővé tették számukra a vírus általános felszíni jellemzőinek tanulmányozását.

Útközben rájöttek, hogy a mutáns vírusokat felhasználhatják a glikozilációs helyek feltérképezésére, ami ritka lehetőséget biztosít a két fő fehérje, az E1 és E2 szerkezetének elemzésére.

A kutatók úgy fejlesztették ki a térképet, hogy létrehoztak egy vírust, amelynek csak az egyik glikozilációs helyén mutációja van, majd krioelektronmikroszkópos és háromdimenziós képrekonstrukciós technikák segítségével képeket gyűjtöttek a szerkezetről. Ezek a módszerek, amelyek több száz kétdimenziós képet használnak a vírus háromdimenziós képének kialakításához, lehetővé tették a csoport számára, hogy meghatározzák a vírus általános alakját és lássák összetevőinek szimmetrikus elrendezését.

A csoport ezután kivonta ezeket a képadatokat a vírus nem mutáns változatának képeiből, így csak a glikozilációs hely képei és adatai maradtak meg. Ezt a folyamatot megismételtük a vírus mind a négy glikozilációs helyén.

Amellett, hogy azonosították a vírus azon helyeit, ahol a glikoziláció megtörténik, a Purdue-csapat felfedezte, hogy a két fő fehérje különböző szerepet játszik a felszíni jellemzők kialakításában ezen helyek mentén.

"Régóta azt gondolták, hogy ez a két fehérje együtt alkotja ezt a tüske kiemelkedést, fel-le futva a tüske hosszában" - mondja Kuhn. "Eredményeink azt mutatják, hogy míg az E2 fehérje felfelé és lefelé terjed a tüske hosszában, az E1 fehérje a vírus felszínén fekszik."

Az E1 fehérje szokatlan elhelyezése azt sugallja, hogy szerepet játszik abban, hogy segítse a vírusnak a gazdasejt membránjával való egyesülését, hasonlóan ahhoz a szerephez, amelyet a kullancsencephalitisben, a flavivírusból származó vírusban található E fehérje játszik család.

"Megdöbbentett bennünket az E1 fehérje szokatlan elhelyezése" - mondja Kuhn. "Nagyon kevés olyan fehérje van, amely úgy nyúlik ki, hogy a sejtfelszíni membránon feküdjön. A vírusok esetében csak egy példát tudtunk, ez pedig egy kullancsencephalitis vírusban található fehérje."

Amikor a Purdue csoport meglátta a Sindbis vírus glikozilációs helyeinek eloszlását, azonnal a másik fehérjére emlékeztette őket, amelynek szerkezetét korábban már megoldották.

Az általuk végzett munkával párhuzamosan egy francia csoport Felix Rey vezetésével az E1 fehérje szerkezetén dolgozott. Röntgen-krisztallográfiával kimutatták, hogy egy alfavírus E1-fehérje szerkezete hasonló a flavivírusok E-fehérjéjéhez. Eredményeik megegyeztek a Purdue-elemzéssel egy tényleges alfavírus-szerkezetről.

A purdue-i tanulmányt a National Institutes of He alth finanszírozta.

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Az őskémiai érzékelő fejlődése, a nocicepció, kiszagolva
Olvass tovább

Az őskémiai érzékelő fejlődése, a nocicepció, kiszagolva

Amikor megfullad a csípős cigarettafüsttől, úgy érzi, mintha felégne egy falat wasabi-csipkés sushitól, vagy sírna, miközben nyers hagymát és fokhagymát vág, válaszát egy eredeti kémiai érzékelő váltja ki mintegy 500 millió éves állatfejlődés – számoltak be a Brandeis Egyetem tudósai a Nature március 18-i tanulmányában.

A gombák gyorsan változhatnak, továbbadhatják a fertőző képességet
Olvass tovább

A gombák gyorsan változhatnak, továbbadhatják a fertőző képességet

A gombák jelentős potenciállal rendelkeznek a „horizontális” génátvitelben, egy új tanulmány kimutatta, hasonlóan azokhoz a mechanizmusokhoz, amelyek lehetővé teszik a baktériumok ilyen gyors fejlődését, rezisztenssé válnak az antibiotikumokkal szemben, és más súlyos problémákat okoznak.

Marine Mr. Mom: A hím csőhalak szülnek, de némelyik döglött apa, a tanulmány szerint
Olvass tovább

Marine Mr. Mom: A hím csőhalak szülnek, de némelyik döglött apa, a tanulmány szerint

A hím csőhalak és csikóhal-unokatestvéreik az egyetlen hím, amely ténylegesen vemhes lesz és megszül, de a pipahalak valószínűleg soha nem nyerik el az Év Atyja díjat – az utódokhoz való hozzáállásuk a teljes szeretettől a teljes elhanyagolásig terjedhet, a Texas A&M Egyetem kutatóinak új eredményei szerint.