Uuring paljastab perekonnasaladuse selle kohta, kuidas viirused rakkudesse sisenevad

Uuring paljastab perekonnasaladuse selle kohta, kuidas viirused rakkudesse sisenevad
Uuring paljastab perekonnasaladuse selle kohta, kuidas viirused rakkudesse sisenevad
Anonim

WEST LAFAYETTE, Ind. – Nagu luusikud varaste perekonna jälil, on teadlased tabanud järjekordse viirusliku sissetungija tegevusest, paljastades, kuidas kaks seotud viirust kasutavad rakkudesse sisenemiseks sarnaseid, kuid erinevaid strateegiaid.

Stony Brookis asuva Purdue ülikooli ja New Yorgi osariigi ülikooli uurimisrühm on molekulaarselt üksikasjalikult analüüsinud, kuidas polioviirus suhtleb rakuga, et siseneda. Seejärel võrdles töörühm viiruse taktikat inimese rinoviiruste, tavaliste külmetusviiruste omaga, mis on oma suuruse ja struktuuri poolest sarnased polioviiruste omaga. Mõlemad viirused kuuluvad perekonda, mida nimetatakse pikornaviirusteks.

Kuigi need kahte tüüpi viirused kasutavad rakku sisenemiseks erinevaid retseptoreid, leidsid teadlased, et retseptoritel on sarnane "jalajälg" ja nad suhtlevad viirusega viiruse kesta sarnastes kohtades, ütleb Michael Rossmann. Hanley austatud bioloogiateaduste professor Purdue'is.

"Rinoviirustel ja polioviirustel on kestad, mis sisaldavad sügavaid lõhesid või kanjoneid ja see on koht, kus toimub sidumine, " ütleb Rossmann. "Tegelikult võib see koht olla viirusinfektsiooni jaoks vajaliku järgneva katte eemaldamise etapi käivitajaks."

Rinoviiruste ja polioviiruste kasutatavate protsesside võrdlemisel saavad teadlased esimest korda molekulaarselt üksikasjalikult kirjeldada protsessi, mille käigus viirus selektiivselt oma konkreetse retseptoriga kinnitub. Leiud annavad ka uusi teadmisi selle kohta, mis eristab üht viirust teisest, ja võivad soovitada viise, kuidas välja töötada ravimeid, mis ennetavad viiruspatogeenide põhjustatud haigusi.

"Spetsiifilisus on võtmetähtsusega, mis võimaldab viirusel rakku siseneda, " ütleb Rossmann. "Viirus ja selle retseptor peavad olema täiuslikud komplementid, nagu lukk ja võti, et nakatuda saaks."

Uuringu üksikasjad on ajakirja Proceedings of the National Academy of Sciences 4. jaanuari numbris. Sarnased tulemused leidis ka teine ​​teadlaste meeskond riiklikest tervishoiuinstituutidest, Columbia ülikoolist ja Harvardi meditsiinikoolist ning need ilmuvad ajakirja samas numbris.

Polioviirused põhjustavad poliomüeliiti – inimeste haigust, mis mõjutab kesknärvisüsteemi, vigastades või hävitades lihaseid kontrollivaid närvirakke. Kuigi polioviiruste vastu on välja töötatud tõhusad vaktsiinid, ei olnud teadlastel selget arusaama sellest, kuidas need viirused kinnituvad rakus olevate molekulide külge, mida nimetatakse retseptoriteks, et nakatada.

Kasutades kõrge eraldusvõimega krüoelektronmikroskoopiat ja kolmemõõtmelise kujutise rekonstrueerimise tehnikaid, suutsid teadlased saada esimese kolmemõõtmelise pildi selle kohta, kuidas polioviirus 1, üks kolmest polioviiruste tüübist, seondub retseptoriga – molekul nimega CD155 – rakus.

CD155 on üks sadadest rakus leiduvatest retseptoritüüpidest ja iga rakk võib oma membraanil sisaldada tuhandeid neid retseptoreid. Kuigi raku retseptorid on loodud raku jaoks spetsiifiliste keemiliste protsesside läbiviimiseks, on viirused välja töötanud viise nende kasutamiseks rakkudesse sisenemiseks.

CD155 retseptor koosneb ühest valgust ja on kujundatud nagu jalg, mis on jagatud kolmeks osaks, mida nimetatakse domeenideks ja mis ulatuvad "puusast", mis tungib läbi rakumembraani. Rossmanni töörühm on kindlaks teinud, et viirus kinnitub retseptori kohas, mis asub molekuli "jala" otsas.

Seejärel võrdlesid nad jalajälge ICAM-1 retseptori jalajäljega, mida paljud rinoviirused kasutavad rakkude nakatamiseks, põhjustades inimestel külmetushaigusi. Rossmanni töörühm konstrueeris 1986. aastal esimesena inimese külmaviiruse kolmemõõtmelise kujutise ja on sellest ajast peale analüüsinud mitmete ICAM-i molekulidega seotud külmaviiruse struktuure.

"Kuigi CD155 retseptor on struktuurilt sarnane ICAM-i retseptoriga ja seondub viiruse kanjonis sarnase kohaga, on retseptorite seondumisviisis ja nende viirustega joondumisel selged erinevused. " ütleb Rossmann.

Näiteks pikk, peenike CD155 retseptor seondub, ulatades selle otsa kanjonisse, kusjuures osa retseptorist asub ligikaudu viiruse pinnal. ICAM-retseptor aga seondub viirusega ja kiirgab sellest väljapoole, ütleb Rossmann.

Lisaks sisaldavad need kaks retseptorit ka erinevaid "jääke" – retseptori välisküljele kinni jäänud süsivesikute ühikuid –, mis võivad võimaldada viirustel oma kaasretseptoreid ära tunda.

"Need viirused on arenenud nii, et nad tunnevad ära raku retseptoril olevad molekulid, mis neile just sobivad, ja me näeme nüüd selle põhjust," ütleb ta.

Uuring näitab ka, et kuna retseptorid lukustuvad oma spetsiifilistesse seondumiskohtadesse, seostuvad viirused retseptoriga ühtse kompleksi moodustamiseks. See samm võib käivitada protsessi, mis põhjustab rakkudesse sisenemiseks vajalikke struktuurseid muutusi viiruses, ütleb Rossmann.

Uurimist rahastasid riiklikud tervishoiuinstituudid, riiklik teadusfond ja Purdue.

Populaarne teema