Американські вчені вперше зняли на відео процес складання вірусної частинки. Вони виявили, що центром складання обов'язково стає вірусна РНК, потім навколо неї повільно будується «ядро» капсида, а після цього вже приєднуються інші білки. Їм вдалося також пояснити, звідки беруться «багатоголові» частинки і капсиди- «переростки», які іноді зустрічаються серед вірусів. Роботу опубліковано в журналі.
Один з можливих способів боротися з патогенними вірусами - блокувати їх складання; так вони не зможуть виходити з клітин і розселятися по організму. Але для цього необхідно розібратися з тим, як саме ця збірка відбувається. Будова капсидів - білкових структур, всередині яких укладені молекули нуклеїнових кислот вірусу - ми вже непогано собі уявляємо, а ось як саме з молекулярного розчину виникає впорядкована симетрична конструкція, все ще неясно.
Ріс Гарман (Rees Garmann) і його колеги з Гарвардського університету вивчали динаміку складання вірусного капсида. Їх модельним об'єктом був маленький РНК-що містить вірус, який заражає клітини кишкової палички - бактеріофаг MS2. Щоб його розглянути, дослідники використовували інтерферометричну розсіюючу мікроскопію: суть її в тому, що прилад збирає світло, яке розсіюють об'єкт і фон.
Дослідники зафіксували окремі молекули вірусних РНК на підкладці і ввели в розчин вірусні білки. Під мікроскопом вони виявили зростаючі темні плями. Вчені поставили паралельний експеримент під трансмісійним електронним мікроскопом, в якому можна було розглянути не тільки розмір, але і структуру поверхні частинки. Виявилося, що це дійсно капсиди. Їх збірку вдалося зняти на відео, в середньому вона зайняла близько 300 секунд.
Оскільки в полі зору одночасно знаходилося безліч частинок, вчені помітили, що вони будуються з різною швидкістю. Це можна було б пояснити дифузією: ймовірно, білки встигають «доплисти» до деяких РНК раніше, ніж до інших. Але після введення білків пройшло від 30 до 50 секунд до появи тієї чи іншої частинки - цей час набагато більший, ніж потрібно для дифузії білків у розчині.
Тому автори роботи припустили, що для побудови вірусної частинки необхідно спочатку деяке білкове ядро, на яке потім сідають інші молекули. Ймовірно, різниця в часі пояснюється саме цим: у деяких частинках воно випадково утворюється раніше, а в інших - пізніше. Після того, як частинка почала рости - тобто ядро сформувалося - зростання йде незворотно. Такий висновок дослідники зробили з того, що розміри частинок зростають, але ніколи не зменшуються.
Потім вчені повторили свої експерименти, змінюючи концентрацію білків. Вони виявили, що чим більше білків у розчині, тим швидше утворюються ядра капсида. Час, який йде на зростання частинки, теж знижується, але повільніше, ніж час утворення ядра. Це спостереження дозволило їм пояснити аномальні форми капсидів, які іноді зустрічаються у різних вірусів.
Якщо білків не дуже багато, швидкість утворення ядра нижче, ніж швидкість зростання, і формуються звичайні замкнуті капсиди. Якщо білків стає більше, то ядра утворюються з тією ж швидкістю, що і росте капсид, і виходять «двоголові» структури. Якщо збільшувати концентрацію білків далі, то виникають «багатоголові монстри», оскільки ядра утворюються у великих кількостях на ще недоростих капсидах.
Таким чином, вченим вдалося вперше зафіксувати на відео процес складання вірусу і показати, що він складається з двох етапів: утворення ядра і зростання капсида. Дослідники вважають, що це важливе пристосування до існування всередині клітин: поки концентрація вірусних білків низька, ядро формується вкрай повільно, і вірус продовжує розмножуватися всередині клітини. Повноцінні ж капсиди починають утворюватися тільки тоді, коли білків стає досить багато для формування ядра.
Раніше вчені розглянули, як вірус імунодефіциту людини проникає в ядро клітин, за допомогою спеціально розробленого методу ViewHIV.