Уникальная связь определена как ключ к скорости вирусной инфекции

Новое исследование учёных из Penn State показало, что вирусы обладают преднамеренной асимметрией формы, которая помогает им заражать хозяев. Это открывает возможности для разработки противовирусных препаратов и технологий молекулярной доставки для вакцин, терапии рака и редактирования генов.

Как вирусы используют структурную асимметрию

Исследователи изучили архитектуру вируса крапчатости турнепса (Turnip Crinkle Virus, TCV) с помощью крио-электронной микроскопии и масс-спектрометрии с водород-дейтериевым обменом. Этот растительный патоген имеет икосаэдрическую (20-гранную) оболочку, такую же, как у многих человеческих вирусов: энтеровирусов, норовируса, полиовируса, вируса гепатита B и вируса ветряной оспы.

Было обнаружено, что икосаэдрические вирусы используют единственную изопептидную связь, чтобы создать асимметрию внутри белковой оболочки. Эта связь соединяет два структурных белка, что приводит к кластеризации РНК вируса на одной стороне частицы. Это гарантирует, что генетический материал выходит в одном направлении при заражении клетки-хозяина.

Ведущий автор исследования Ганеш Ананд сравнил этот механизм с «шулерской костью» (loaded die), которая тайно утяжелена с одной стороны. Когда вирус входит в клетку и начинает разрушаться, эта конструкция обеспечивает быстрый выброс генетического материала через определённую точку выхода, что позволяет вирусу немедленно захватить механизмы хозяина для репликации.

Значение для человеческих вирусов и терапий

Обнаруженный механизм может быть универсальной стратегией для вирусов с икосаэдрической оболочкой. Нарушение процесса высвобождения РНК путём воздействия на асимметричные особенности, такие как изопептидная связь, может привести к созданию новых противовирусных терапий.

Это открытие также может помочь в разработке:

• Вакцин, которые высвобождают РНК точно в нужном месте для повышения эффективности.
• Противовирусных препаратов, которые, связываясь с асимметричными сайтами, дестабилизируют оболочку вируса и предотвращают его репликацию.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances, и на открытие уже подана заявка на патент.