В лаборатории Мичиганского государственного университета ученые применили подход «сделай сам» для создания модернизированного криоэлектронного микроскопа, который позволил им составить карту гигантского вируса Samba - одного из крупнейших вирусов в мире.
«Если вирус простуды масштабируется до размеров лестницы, то гигантский вирус Самба больше, чем монумент Вашингтона», - сказала Кристин Пэрент, доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии и соавтор исследования. Статья размещена на обложке журнала Viruses. «Крио-ЭМ позволил нам составить карту структуры этого вируса и наблюдать за белками, которые он использует для проникновения или атаки клеток."
Кажется нелогичным, что более крупные организмы труднее увидеть, но это так при использовании криоэлектронной микроскопии. Это потому, что эти микроскопы обычно используются для изучения тонких образцов и не могут расшифровать более крупные организмы, чтобы выявить их биологические механизмы. В толстых образцах ученые видят только темно-серые или черные пятна вместо молекулярного каркаса.
Cryo-EM позволила команде Пэрента получить изображение гигантского вируса Samba и понять структуры, которые позволяют ему проникать в амебу. Оказавшись внутри, Самба открывает один из своих капсидных слоев и высвобождает свой нуклеокапсид, несущий генетический груз, вызывающий инфекцию. Хотя известно, что самба не вызывает никаких заболеваний у людей, его двоюродный брат, мимивирус, может быть виновником некоторых респираторных заболеваний у людей.
«Если вы зачерпнете горсть воды из озера Мичиган, вы буквально удержите больше вирусов, чем людей на планете», - сказал Пэрент, опубликовавший статью вместе с Джейсоном Шрадом и Эриком Янгом, биохимиком МГУ. аспиранты факультета молекулярной биологии.«Хотя ученые не могут изучить каждый вирус на Земле, информация, которую мы получаем от таких вирусов, как гигантский Samba, может помочь нам понять механизмы других вирусов в его семействе, как они процветают и как мы можем их атаковать».
По мере того, как бактерии становятся более устойчивыми к антибиотикам, поиск новых способов борьбы с болезнями будет приобретать все большее значение. Лаборатория Родителя также изучает, как вирусы, заражающие бактерии, проникают в клетки с помощью этого метода, что потенциально может привести к новым антибактериальным методам лечения. Тем не менее, лучший в мире крио-ЭМ-микроскоп стоит более 5 миллионов долларов. Ограниченный средствами, но не драйвом, Пэрент смог модернизировать существующий микроскоп в МГУ для проведения крио-ЭМ - такой, который является мечтой любого мастера.
Этот традиционный просвечивающий электронный микроскоп был модернизирован криоплатформой, которая держит вирусы замороженными в жидком азоте, пока они изучаются. Затем Пэрент и ее команда добавили детектор прямых электронов DE-20, мощную камеру - мощную часть сопротивления микроскопа.
Рент не изобретала крио-ЭМ, но создание его в кампусе служит жизнеспособной проверкой концепции для МГУ, открывая двери для многих междисциплинарных партнерств. Эта передовая микроскопия находит применение во многих областях, от тех, что касаются одного белка, до других, изучающих целые клетки. Пэрент добавил, что практически любой, кто изучает сложные молекулярные машины, может улучшить свою работу с помощью этого инструмента.
Parent получила премию Марион Миллиган Мейсон AAAS для женщин в области химических наук. Эта награда, ее статья в журнале «Вирусы» и то, что она была соавтором, выполнявшим крио-ЭМ работу в недавней статье Nature Communications, закладывает основу для того, чтобы когда-нибудь иметь более совершенный крио-ЭМ-микроскоп, размещенный в МГУ, чтобы иметь возможность выполнять высокоэффективные исследования. структурные исследования разрешения.
«Мы сделали довольно много с нашими ограниченными ресурсами, но мы готовы сделать больше», - сказал Пэрент. «Я думаю, что МГУ мог бы служить центром крио-ЭМ и повысить распространенность этой технологии на Среднем Западе и за его пределами».
Например, ученые из Федерального университета Минас-Жерайс (Бразилия) и Федерального университета Рио-де-Жанейро (Бразилия) также внесли свой вклад в это исследование и воспользовались технологиями, которые может предложить МГУ.