Белок, непохожий ни на один другой, по-видимому, частично ответственен за расстройство желудка у самого распространенного животного на планете.
Результаты исследования вируса Орсе, уникального для нематод, червей, составляющих 80 процентов живых существ на Земле, проведенных в Университете Райса, выявили молекулярную структуру слитого белка, который образует необычные волокна и прикрепляет вирус к клетки и заражает их.
Исследователи во главе со структурным биологом Ижи Джейн Тао и генетиком Вэйвэй Чжун заявили, что этот белок является первым пентамерным волокном с потенциальными противовирусными свойствами. Они надеются, что это поможет биоинженерам в разработке синтетических вариаций вируса, способных заражать новых хозяев-червей, в том числе паразитических, поражающих людей и животных.
Их исследования подробно описаны в открытом доступе в журнале PLOS Pathogens.
Вирус Орсе, первый известный вирус Caenorhabditis elegans, был обнаружен во Франции в 2011 году. Он не убивает червя, но поражает его пищеварительный тракт. Три года назад исследователи из Райс выиграли гонку за детализацию полной кристаллической структуры вируса, что является ключевым шагом в выяснении его механизма, а затем выиграли крупный грант Национального института здравоохранения на его изучение.
То, что они называют дельта-белком, является одним из трех белков, составляющих вирус Орсе. Другими являются оболочка вирусного капсида и РНК-зависимая РНК-полимераза (RdRP), которые отвечают за защиту и репликацию вирусного генома соответственно. Выступающий дельта-белок, по-видимому, отвечает за связывание вируса с поверхностью клеток, что делает возможной инфекцию.
Эта функция не уникальна, но форма белка необычна, сказал Тао. Сразу после экспрессии отдельные дельта-единицы собираются в волокна из пяти единиц, известные как пентамерные белки, которые расширяют охват вируса далеко за пределы капсида и позволяют им исследовать рецепторные мишени на клетках.
Волокна также могут существовать как автономные единицы, которые обещают бороться с инфекционными заболеваниями. Исследователи синтезировали свободно плавающие пентамерные дельта-волокна и скормили их C. elegans, где они быстро заполнили участки клеточных рецепторов. Когда исследователи подвергли этих червей воздействию Орсе, вирус не смог передать свою инфекционную нагрузку.
Исследователи не обнаружили в клетках отдельных дельта-субъединиц, что свидетельствует о том, что белки запрограммированы собираться только в волокна, состоящие из пяти единиц. Хотя белковые волокна не являются чем-то необычным для вирусов, Тао сказал, что это первая молекула, которая, как было обнаружено, образует пентамерные волокна.
Ведущие авторы и аспиранты Райса Янлин Фан и Юсон Го не только подробно описали гомогенную структуру белка, но и сделали электронные микроскопические изображения ультратонких пиков, которые они производят.
«Вирус кодирует только три белка, поэтому мы знали, что этот должен быть важным», - сказал Тао, чья лаборатория анализирует структуру и функции молекул с помощью рентгеновской кристаллографии и электронной микроскопии. «Изучая цикл репликации Орсе, мы узнали, что это белок, связывающий рецептор. Сначала вирус должен распознать разрешительного хозяина и проникнуть в клетку, и этот белок выполняет эту функцию».
Чжун сказал, что созданные в лаборатории мутанты вируса, лишенные волокна, не могут заражать червей. В другом эксперименте исследователи обнаружили, что свободно плавающие волокна дельта-протеина связываются с рецепторами на клетках червей, а также защищают их. «Ин только что накачал червей дельта-белками, которые насытили и заблокировали рецепторы», - сказала она.«Потом она добавила вирус, который не смог их заразить».
Чжун отметил, что после открытия способности Орсе заражать C. elegans было обнаружено, что два родственных вируса, названные Santeul и LeBlanc, заражают аналогичную нематоду, C. briggsae. Все они вызывают кишечные симптомы, не убивая червя, сказала она, но тесты показали, что Orsay не заражает C. briggsae, а Santeul и LeBlanc не заражают C. elegans.
Структурные детали необычного белка могут помочь биоинженерам синтезировать пользовательские версии для создания новых вирусов, нацеленных на паразитических червей, сказал Чжун. «Изучая связывающий кончик волокна, возможно, мы сможем понять, почему дельта распознает определенные виды червей», - сказала она.
Следующим шагом будет выяснить, как вирусная полезная нагрузка попадает в клетки, где реплицируется Орсе, а затем как она выходит наружу, чтобы заразить другие. «Но найти этот связывающий белок - хорошее начало», - сказал Тао. «Это ново и открывает глаза».