Вирусы гриппа А, которые в прошлом вызывали смертельные пандемии, до сих пор остаются серьезной глобальной проблемой общественного здравоохранения. Молекулы, известные как факторы вирулентности, вырабатываются бактериями, вирусами и грибками, чтобы помочь им заразить клетки-хозяева. Одним из факторов вирулентности, обнаруженных у вирусов гриппа А, является гемагглютинин (ГА). Исследователи из Канадзавского университета недавно изучили структуру HA вируса птичьего гриппа H5N1 с помощью высокоскоростной атомно-силовой микроскопии (HS-AFM), и полученные результаты необходимы для разработки терапевтических подходов против вирусов гриппа А в будущем.
HA изначально синтезируется клетками-хозяевами в форме предшественника, известной как HA0. Конверсия НА0 в НА зависит от патогенности вирусов гриппа А: внеклеточная конверсия для низкопатогенных вирусов гриппа А и внутриклеточная конверсия для высокопатогенных вирусов гриппа А. Поэтому понимание структуры и свойств HA0 имеет первостепенное значение для расшифровки HA. Таким образом, Ричард Вонг и его исследовательская группа попытались тщательно изучить HA0 под микроскопом. Рекомбинантный белок HA0 H5N1 был визуально проанализирован с помощью системы HS-AFM, разработанной Канадзавским университетом.
И HA0, и HA существуют в гомотримерных формах, и превращение HA0 в HA существенно не изменяет гомотримерную структуру. Поэтому разумно использовать HA в качестве шаблона для создания изображений моделирования HA0 HS-AFM. Кислая эндосомальная среда является критическим фактором для HA, чтобы вызвать слияние между вирусной мембраной и эндосомальной мембраной, чтобы высвободить вирусные материалы в клетки-хозяева. Чтобы выяснить кислотное воздействие на HA0, его сначала подвергали воздействию кислой среды. Тример НА0 оказался очень чувствительным к кислому раствору и значительно расширился. Когда конформационные изменения гемагглютинина были измерены в режиме реального времени с помощью HS-AFM, команда обнаружила, что его площадь была больше, а высота короче. Кислая среда по существу сделала молекулу более плоской и круглой по сравнению с ее исходным аналогом. Однако это изменение конформации было обратимым, поскольку после нейтрализации структура возвращалась к своей первоначальной форме.
"Наша пилотная работа устанавливает HS-AFM как неповторимый инструмент для непосредственного изучения динамики вирусных белков, которые трудно зафиксировать с помощью методов с низким отношением сигнал-шум, основанных на усреднении по ансамблю, таких как cyro-EM и X- лучевой кристаллографии», - говорит ведущий автор исследования доктор Ки Сианг Лим. «Благодаря высокой скорости сканирования и минимально инвазивному кантилеверу мы прогнозируем, что HS-AFM сможет выявить поток необратимых конформационных изменений HA2, вызванных низким pH, что имитирует истинные биологические события, происходящие, когда HA входит в эндосому хозяина. в будущем исследовании."
Это исследование проложило путь к изучению биологических событий внутри вирусов в режиме реального времени. Авторы заявляют о важности HS-AFM для этого исследования: «Наша работа устанавливает HS-AFM как неповторимый инструмент для непосредственного изучения динамики вирусных белков, которую трудно зафиксировать с помощью методов с низким отношением сигнал-шум, основанных на усреднении по ансамблю, таких как как крио-ЭМ и рентгеновская кристаллография», - объясняет доктор Ричард Вонг, старший автор исследования.