Структуры крио-ЭМ показывают, как вирусы с вертикальным одинарным β-баррелом управляют самосборкой

Археи, впервые признанные отдельным доменом жизни в 1977 году, являются частью микробиоты всех организмов. Исследование вирусов, инфицирующих археи, помогает понять раннюю жизнь на Земле. Международная команда определила с помощью крио-электронной микроскопии (крио-ЭМ) структуры вирусов HCIV-1 и HHIV-2 с разрешением, близким к атомному. Результаты показывают, как природа решила сложность организации вертикальных одинарных β-баррелов и дают представление об эволюционных последствиях слияния двух генов основного белка капсида (MCP), которое в итоге привело к сборке мембран-независимого вертикального двойного β-баррела MCP, как у аденовируса.

Сложная самосборка

Исследование посвящено двум родственным вирусам, содержащим мембрану: Haloarcula californiae icosahedral virus 1 (HCIV-1) и Haloarcula hispanica icosahedral virus 2 (HHIV-2), образцы которых собраны в Таиланде и Италии соответственно. Эти архейные вирусы кодируют два MCP с вертикальным одинарным β-баррелом и демонстрируют псевдогексагональные капсомеры разной морфологии, что ставит вопрос о механизме их более сложной самосборки.

Для исследования команда использовала крио-ЭМ. Было собрано 2 786 крио-изображений HHIV-2 и 3 218 крио-изображений HCIV-1 в формате видео в центрах NeCEN (Нидерланды) и eBIC (Великобритания).

GPS вируса

Структуры, определенные методом крио-ЭМ вместе с данными протеомики, дают представление о механизме сборки этого типа вирусов. Как объясняет профессор Никола Абрешиа: «Два белка, расположенные между оболочкой капсида и внешним листком мембраны, работают как своего рода GPS. Эти два разных белка действуют как навигационные буи для направления сборки».

Результаты работы углубляют понимание того, как события дупликации и слияния генов могут привести к уменьшению сложности сборки и позволяют в вычислительной биологии проверить, как это кажущееся упрощение сборки приводит к кодированию более сложной информации в слившемся гене MCP.