Исследователи из Университета Лидса впервые раскрыли структуру вируса, поражающего пациентов после трансплантации почек и костного мозга, с почти атомарным уровнем детализации.
Эта подробная информация служит структурной визуализацией на молекулярном уровне, позволяя ученым изучать несколько потенциальных мишеней для противовирусной терапии или лекарств.
Чтобы создать лекарство, которое может воздействовать на вирусы, исследователям необходимо знать, как выглядит вирус. Обладая этими знаниями, они могут нацеливать на него химические соединения таким образом, чтобы они точно связывались с ним, останавливая действие вируса. Чем детальнее структура, с которой им приходится работать, тем большую точность они могут применить.
Исследовательская группа из Центра структурной молекулярной биологии Эстбери при университете сосредоточила свое внимание на инфекционном полиомавирусе BK (BKV), используя два криоэлектронных микроскопа центра для получения требуемых невероятно подробных изображений.
Исследовательская статья, анонсирующая новые структуры, была опубликована в журнале Structure. Уровень детализации изображения позволяет ученым видеть на вирусе такие крошечные детали, как ~ 3 Ангстрема в ширину. Один Ангстрем эквивалентен одной десятимиллиардной части метра или 0,1 нанометра. Структура настолько мала, что ее нельзя увидеть невооруженным глазом.
Научный сотрудник Центра Эстбери Дэн Хёрдис, ведущий автор статьи, сказал: «Наши структуры дают самую четкую на сегодняшний день картину инфекционной вирусной частицы. Эта подробная информация служит структурной дорожной картой, позволяющей нам визуализировать несколько потенциальных мишени для противовирусной терапии.
К ним могут относиться препараты, которые блокируют проникновение BKV в наши клетки или препятствуют правильной сборке вирусной частицы. В будущем эти структуры могут также использоваться для определения того, как антитела пациентов с другими заболеваниями распознают вирусную частицу BKV. и, таким образом, помочь в разработке вакцины».
Около 80% взрослого населения мира инфицированы BKV, но вирус редко вызывает заболевание у людей со здоровой иммунной системой. Однако у людей с ослабленным иммунитетом BKV может «реактивироваться» и вызывать серьезные заболевания.
Двумя такими примерами заболеваний, связанных с BKV, являются полиомавирус-ассоциированная нефропатия (PVAN) и геморрагический цистит (HC), которые поражают реципиентов трансплантата почки и костного мозга соответственно.
Около 10% людей, которым пересадили почку, будут страдать от PVAN, и до 90% из них получат отторжение пересаженных органов. В настоящее время существует ограниченное количество вариантов лечения для лиц, страдающих заболеваниями, связанными с BKV.
Новые структуры дадут надежду страдающим, предоставив ученым более качественный исследовательский инструмент для работы.
Структуры были созданы методом криоэлектронной микроскопии путем замораживания инфекционных частиц BKV и получения тысяч изображений с помощью микроскопов. Затем эти двумерные изображения были объединены с помощью вычислений, чтобы получить трехмерное изображение вируса с высоким разрешением.
Профессор Нил Рэнсон, директор отдела криоэлектронной микроскопии Университета Лидса, сказал: «Криоэлектронная микроскопия существует уже 30 лет и была невероятно полезной, но до недавнего времени технология не позволяла регулярно посмотрите на молекулы на необходимом уровне детализации.
Без этой детали ученым иногда было трудно понять структуру биологических молекул и то, как они функционируют, особенно когда они находятся на своем обычном рабочем месте: внутри наших клеток.
Однако микроскопы Titan Krios, которые мы установили в Лидсе, являются самыми современными, и это означает, что эти ограничения были разрушены. Исследователи и отраслевые пользователи, работающие с нами, теперь могут отображать биологические молекулы с невероятным разрешением. Что особенно важно, мы также сможем увидеть, как эти молекулы взаимодействуют друг с другом».