Сложная трехмерная структура одного из самых смертоносных в мире семейств растительных вирусов была раскрыта в беспрецедентных подробностях учеными из британского Университета Лидса.
Геминивирусы несут ответственность за болезни, поражающие сельскохозяйственные культуры, такие как маниока и кукуруза в Африке, хлопок на Индийском субконтиненте и помидоры в Европе.
Возможность увидеть его структуру в мельчайших деталях жизненно важна, так как это может помочь вирусологам и молекулярным биологам лучше понять его жизненный цикл и разработать новые способы остановить распространение этих вирусов и болезней, которые они вызывают.
Вирусы названы в честь их любопытной формы. Вирусы обычно имеют защитную белковую оболочку или капсид, защищающий их генетический материал от окружающей среды. У большинства вирусов этот капсид имеет примерно сферическую форму, но у геминивируса есть «двойной» капсид, образованный двумя слитыми вместе примерно сферическими формами.
Молекулярные детали того, как создается этот сдвоенный капсид - и как он собирается в клетках или расширяется, чтобы высвободить геном и начать новую инфекцию, - остаются загадкой, несмотря на риск, который вирус представляет для сельскохозяйственной экономики во всем мире..
Исследователи из Центра структурной молекулярной биологии Эстбери при университете использовали методы криоэлектронной микроскопии для изучения структуры геминивируса с беспрецедентным разрешением и в процессе начали распутывать механизмы его сборки.
Исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, как устроен капсид геминивируса и как упакован его одноцепочечный ДНК-геном.
«Во многих других типах вирусов сферические капсиды построены из одного белка, который принимает три разные формы, которые затем соединяются вместе, образуя закрытый контейнер», - объясняет профессор Нил Рэнсон, возглавлявший исследовательскую группу в Центр Эстбери. «Но геминивурсы не сферические, поэтому они должны использовать другой набор правил. Используя крио-ЭМ, мы смогли показать, что они действительно используют три разные формы одного и того же белка, но с совершенно другим сводом правил для сборки."
Одной из трудностей при изучении геминвирусов является их выращивание в достаточном количестве для структурных исследований. Команда изучила тип геминвируса, называемый вирусом желтых жилок агератума, который вырабатывается на растениях табака в тщательно контролируемых условиях исследователями из Центра Джона Иннеса в Норвиче.
Команда Центра Джона Иннеса под руководством доктора Кейта Сондерса и профессора Джорджа Ломонософфа также разработала метод сборки геминивирусных частиц внутри растений в отсутствие инфекции. Это подчеркнуло роль одноцепочечной ДНК в формировании частиц.
«После многих лет работы над изучением болезней, вызываемых геминивирусами, было очень приятно применить современные генетические методы для создания этих геминальных структур», - сказал доктор Сондерс.
"Теперь мы смогли проанализировать роль, которую различные конформации белка оболочки играют в сборке частиц, и мы потенциально можем создавать другие вирусы и вирусоподобные частицы, которые иначе было бы невозможно изолировать от естественных инфекций.."
«Используя нашу криоэлектронную микроскопию «следующего поколения», мы смоделировали положение большинства атомов в вирусе», - сказала доктор Эмма Хескет, научный сотрудник Центра Эстбери, которая провела исследование. работать над созданием образов конструкции.
Эту технологию часто называют революцией в разрешении, и она позволила нам получить это увлекательное и очень красивое представление об этих структурах. Используя эти методы для понимания структуры и жизненного цикла этих вирусов, мы можем на шаг приблизиться к пониманию того, как прервать этот жизненный цикл и предотвратить распространение болезней растений».