Черви помогают понять стратегии вирусов
Исследователи из Университета Райса, структурный биолог Ицзи Джейн Тао и генетик Вэйвэй Чжун, получили престижный грант R01 от Национальных институтов здравоохранения (NIH) на изучение того, как вирус Орсе заражает определённого червя.
Они надеются выявить универсальные детали о том, как вирусы заражают кишечник животных, включая человека, и как с ними бороться.
Пятилетний грант в размере $1.25 млн поможет учёным продолжить изучение вируса Орсе — единственного известного вируса, заражающего Caenorhabditis elegans. Этот вид нематод идеален для биологических исследований из-за своей простоты и прозрачности.
Несколько лет назад червь и его вирус объединили Тао и Чжун, когда они первыми определили кристаллическую структуру вируса Орсе с помощью рентгеновской кристаллографии — специализации лаборатории Тао. Работа раскрыла детали вирусного капсида, твёрдой оболочки, защищающей инфекционное содержимое вируса до его доставки в клетку.
Вирус заражает пищеварительный тракт нематоды. «Мы не можем видеть сам вирус, но мы можем видеть клетки кишечника, — сказала Вэйвэй Чжун, доцент биохимии и клеточной биологии. — Естественная продолжительность жизни червя составляет всего две недели, поэтому мы можем наблюдать, что происходит каждый день по мере развития инфекции».
«Это исследование поможет нам понять, как желудочно-кишечные вирусы воздействуют на человека, — сказала Ицзи Джейн Тао, доцент биохимии и клеточной биологии. — Клетки кишечника очень трудно культивировать, потому что они теряют свою полярность, как только вы выращиваете их в чашке Петри.
Кишечные клетки C. elegans имеют структуру, сходную с человеческими, и мы можем использовать их в качестве модели, чтобы понять, как вирус направляется к апикальной мембране кишечной клетки и высвобождается, не разрушая её (лизируя)».
«Более широкая цель — попытаться понять, как вирус взаимодействует с хозяином на разных стадиях инфекции, — сказала Тао. — Например, мы хотим знать, как вирусы взаимодействуют с рецептором и проникают в клетку, как они взаимодействуют с клеткой-хозяином для обеспечения репликации генома и, на более поздней стадии, как они модифицируют систему хозяина для обеспечения высвобождения вирусной частицы».
Тао и Чжун также планируют картировать противовирусные пути C. elegans с помощью компьютерных моделей и экспериментов. Они ожидают, что это прольёт свет на механизмы, используемые такими желудочно-кишечными вирусами, как ротавирус, астровирус и норовирус.
«Черви отличаются; у человека есть врождённый и приобретённый иммунитет, — сказала Чжун. — У нас есть антигены, которые помогают вырабатывать антитела, но у червей их нет. У них есть только врождённый иммунитет, но нет специализированных иммунных клеток».
«Одна из вещей, которые мы изучаем, — это как использовать иммунитет хозяина для борьбы с вирусом, — сказала она. — Например, червей можно использовать, чтобы выяснить, какие гены вовлечены в противовирусный иммунитет. Затем мы можем проверить, являются ли эти гены гомологами генов, которые есть и у человека. Вполне вероятно, что механизм того, как эти черви борются с вирусами, даст нам некоторое представление о взаимодействиях вируса и человека».