Учёные Оксфордского университета впервые проследили поэтапное формирование вирусоподобной частицы на уровне отдельных молекул. Наблюдение показало, как белковые компоненты перебирают множество вариантов соединения, пока не создают устойчивую оболочку. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Вирусы заключают генетический материал в белковые оболочки — капсиды. Они могут состоять из сотен и тысяч элементов, но часто собираются самостоятельно, без специальной молекулярной машины. Исследователи установили, что сначала белки образуют слабые и обратимые контакты, поэтому неудачные комбинации распадаются и могут возникнуть заново.
Переломным моментом становится появление замкнутого кольца из пяти крупных белковых элементов, имеющего форму пятиугольника. Такая конструкция оказывается значительно стабильнее предыдущих соединений и служит своеобразной контрольной точкой. После её формирования для перехода к следующим устойчивым стадиям требуется меньше компонентов, поэтому процесс ускоряется.
Для эксперимента команда изучила искусственно созданную вирусоподобную частицу из 60 белковых единиц. Массовую фотометрию, измеряющую массу отдельных молекул по рассеянному ими свету, объединили с методом удержания молекул, который позволил непрерывно наблюдать за одной и той же частицей. Благодаря этому учёные фиксировали присоединение и отделение белков в реальном времени.
«Этот метод позволяет напрямую изучать процесс сборки — мы просто снимаем видео!» — сказал соавтор исследования, аспирант Дэн Лёуэнтал из химического факультета и Института нанонауки Кавли Оксфордского университета. По словам профессора Филиппа Кукуры, ранее представления о формировании таких структур в основном строились на отдельных снимках и теоретических моделях, тогда как новый подход позволил измерить взаимодействия и проследить рост одной частицы.
«Слабые взаимодействия дают системе возможность исправлять ошибки. Большинство контактов не обязаны быть успешными: компоненты могут разойтись и попробовать снова. Но когда достаточное число элементов объединяется в правильную замкнутую структуру, она стабилизируется, и сборка продолжается», — отметил Рои Асор, один из руководителей работы. Понимание этого механизма может помочь в разработке противовирусных препаратов, нарушающих сборку вирусов, и в создании вакцин, а тот же метод применим к изучению белковых комплексов и клеточных структур; источник — SciTechDaily.