Virușii îndepărtați au în comun un mecanism de auto-asamblare


Virușii îndepărtați au în comun un mecanism de auto-asamblare

Multiplele subunități proteice (verde, violet și roșu) ale plantelor care infectează virusul mozaic brom (stânga) au faze distincte de nucleare și creștere similare cu virusul care infectează bacteria MS2 (dreapta). Credit: Capsid virusului mozaic Brome: Lucas, RW, Larson, SB, McPherson, A., (2002) J Mol Biol 317: 95-108 – rcsb.org/structure/1JS9; Capsid virus MS2: Rowsell, S., Stonehouse, NJ, Convery, MA, Adams, CJ, Ellington, AD, Hirao, I., Peabody, DS, Stockley, PG, Phillips, SE, (1998) Nat Struct Biol 5: 970-975 – rcsb.org/structure/5MSF

Cum se potrivesc sutele de bucăți individuale care alcătuiesc virușii în forme capabile să răspândească boala de la celulă la celulă?

Rezolvarea misterului auto-asamblarii poate deschide calea pentru progrese tehnice, cum ar fi moleculele cu auto-asamblare sau roboți. De asemenea, ar putea contribui la ambalarea mai eficientă, livrarea automată și proiectarea de medicamente țintită în lupta noastră împotriva virușilor care provoacă răceli, diaree, cancer la ficat și poliomielita.

„Dacă înțelegem regulile fizice ale modului în care se adună virușii, putem încerca să îi facem să formeze structuri greșite pentru a preveni răspândirea lor”, a spus Rees Garmann, chimist la Universitatea de Stat din San Diego și autor principal. într-o piesă a puzzle-ului.

Garmann, împreună cu doi studenți absolvenți ai SDSU și colaboratori de la Harvard și UCLA, au concluzionat că doi viruși ARN la distanță – unul care infectează bacteriile și unul care infectează plantele – efectuează această coregrafie chimică în moduri surprinzător de similare.

În ambii viruși, și potențial în alții, componentele proteice se structurează perfect în pentagoane și hexagoane care formează o înveliș icosaedric simetric, una dintre cele mai comune forme dintre toate virusurile, datorită unei schele furnizate de un fir de ARN buclat și pliat.






Înregistrat cu microscopul iSCAT, acest videoclip prezintă viruși BMV individuali care se adună la o viteză de 55 de ori normală. Fiecare pată întunecată este o particulă de virus diferită, iar întunericul petei indică dimensiunea acesteia. Diferite particule apar la momente diferite, dovedind că virusurile se adună în două faze: nucleare și creștere. Credit: SDSU

Similar cu modul în care un fulg de zăpadă necesită câteva molecule de apă înghețată pentru a înconjura o particulă de praf înainte de a cristaliza, sfera proteică asemănătoare unei săli de gimnastică a unui virus se unește rapid numai după ce câteva proteine ​​se leagă slab de ARN.

„Fără interacțiunile proteină-ARN pe care le studiau studenții mei, Fernando Vasquez și Daniel Villareal, ar dura foarte mult timp – săptămâni, luni, poate niciodată – pentru ca acest virus să se reunească”, a spus Garmann.

Totuși, întregul proces de asamblare, pe care Garmann și colaboratorii săi l-au surprins în videoclipuri detaliate folosind un microscop iSCAT inovator (împrăștiere interferometrică), care înregistrează viruși individuali, durează doar câteva minute.

„Tehnica iSCAT a deschis o nouă fereastră în auto-asamblarea virusului”, a spus Vinothan N. Manoharan, coautor al studiului și profesor de inginerie chimică în familia Wagner și profesor de fizică la Școala de Inginerie și Științe Aplicate John A Paulson. “Numai văzând virușii individuali formându-se am putut stabili că nu se adună toți în același timp. Acest lucru a fost esențial pentru înțelegerea mecanismului de auto-asamblare pe care cele două tipuri îl împărtășesc.”

Garmann spune că experimentele lor arată calea pentru a răspunde următorului mare mister despre modul în care virușii asigură acuratețea și funcționalitatea în toate etapele liniei de asamblare.

A ști mai multe despre modul în care se adună virușii este legat de paradoxul fizic al anilor 1950 privind modul în care proteinele se pliază în formele lor adecvate mult mai repede decât dacă s-ar baza doar pe întâlniri întâmplătoare – un proces estimat că va dura mai mult decât miliardele de ani de existență a universului.

Un dosar închis, altele deschise

Deși virușii din acest studiu și virusul care provoacă COVID-19 au ambii ARN, cercetătorii spun că ar fi prematur să extindem aceste descoperiri la virusul mai mare și mai străin SARS-CoV-2.

„Speranța cercetării noastre este de a afla mai multe despre unele interacțiuni fizice fundamentale care apar în aceste sisteme model”, a spus Vasquez, doctorand în chimie. „Poate că, cu mai multe date și timp, acestea pot fi aplicate studierii unui nou virus”.

„Auto-asamblarea – proiectarea componentelor care știu să se potrivească între ele – este total diferită de modul în care construim lucruri obișnuite”, a spus Garmann. „Ca ingineri, avem multe de învățat din viruși.”


Primul videoclip de asamblare a virusului a fost lansat


Mai multe informatii:
Rees F. Garmann și colab., Studii cu o singură particule ale efectelor interacțiunilor ARN-proteină asupra auto-asamblarii particulelor de virus ARN, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2206292119

Furnizat de Universitatea de Stat din San Diego

Citat: Distantly Related Viruses Share Self-Assembly Mechanism (22 septembrie 2022) Preluat la 22 septembrie 2022 de la https://phys.org/news/2022-09-distantly-viruses-self-assembly-mechanism. html

Acest document este supus dreptului de autor. Cu excepția utilizării loiale în scopuri de studiu sau cercetare privată, nicio parte nu poate fi reprodusă fără permisiunea scrisă. Conținutul este oferit doar cu titlu informativ.

Add Comment