Критические структурные изменения, которые претерпевают оболочечные вирусы, такие как ВИЧ, Эбола и грипп, перед вторжением в клетки-хозяева, были обнаружены учеными с помощью нано-инфракрасной спектроскопии, согласно исследованию, проведенному Университетом штата Джорджия и Университет Джорджии.
Исследователи обнаружили, что противовирусное соединение эффективно останавливает проникновение вируса гриппа в клетки-хозяева при более низком уровне pH, что является оптимальным условием для вируса, вызывающего инфекцию. Выводы, которые содержат важную информацию о том, как вирусы с оболочкой атакуют хозяина, и о возможном способе предотвращения этих вирусных атак, опубликованы в журнале PLoS One.
Вирусы с оболочкой являются одними из самых смертоносных известных вирусов. Эти вирусы имеют внешнюю мембрану, покрывающую их генетический материал, и для проникновения в клетки-хозяева вирусы с оболочкой должны сначала прикрепиться к клетке, а затем открыть свою мембрану, чтобы высвободить генетический материал. Первоначально ученые считали, что этот механизм контролируется клеткой-хозяином.
В этом исследовании, посвященном вирусу гриппа, исследователи изучили структурные изменения, которые происходят, когда вирус раскрывается и высвобождает свой генетический материал. Они провели эксперимент в отсутствие клеток, а вместо этого смоделировали клеточную среду.
Когда вирус гриппа заражает организм человека, он переходит из нейтральной среды вне клетки в более кислую среду (с более низким pH) внутри клетки. Чтобы смоделировать клеточную среду для этого исследования, исследователи сделали среду более кислой. Исследователи подвергали частицы вируса гриппа воздействию более низкого pH и наблюдали за структурными изменениями в вирусе.
«Мы увидели, что даже без клетки, если мы изменим окружающую среду, вирусная частица разрушится и высвободит генетический материал», - сказал доктор Мин Луо, старший автор исследования и профессор в Химический факультет штата Джорджия. «Поэтому в вирусную частицу встроен упреждающий механизм. Как только вирусная частица обнаруживает, что окружающая среда изменилась, она сама высвобождает материал. Ей не нужна помощь клеточной мембраны. Она должна найти золотую середину». высвобождать генетический материал, а в этой приятной зоне низкий pH».
Исследователи использовали нано-инфракрасную спектроскопию, систему микроскопической визуализации, чтобы наблюдать, как меняются частицы вируса гриппа при изменении окружающей среды. Во время своей работы в штате Джорджия д-р Йоханнес Абате, который сейчас работает в Университете Джорджии, адаптировал технологию визуализации, чтобы иметь новую уникальную функцию, которая позволила им более подробно изучать вирусные частицы.
«На самом деле мы можем посмотреть на одну конкретную вирусную частицу», - сказал Луо. «Раньше, когда люди делали изображения, вы не могли выбрать, на какое из них смотреть. Вам приходилось просматривать многие из них, и все происходило на разных этапах. Теперь мы можем непрерывно отслеживать одну вирусную частицу от начала до конца, чтобы увидеть, что изменения происходят. Мы могли видеть шаг за шагом, как вирусные частицы высвобождают генетический материал в отсутствие клетки».
Исследователи также изучили химические соединения и обнаружили соединение, которое связывается с вирусом гриппа и блокирует изменения в структуре вируса.
«Соединение стабилизировало вирусную частицу», - сказал Луо. «Вирус не высвобождает генетический материал. Если он не высвобождается, он не может заразить клетку. Это механизм, предотвращающий вирусную инфекцию. заражение оболочечными вирусами."
Соавторы исследования включают Drs. Йоханнес Абате, Сампат Гэмаж и Маркес Ховард из Университета Джорджии; и доктора Хироки Макита, Брендан Кросс и Гэри Гастингс из штата Джорджия.
Исследование финансируется Национальным научным фондом.