Опубликовано : Окт 26, 2019

Вирусные штаммы, которые вызывают «желудочный грипп», не все выглядят одинаково

Вирусные штаммы, которые вызывают
                Норовирус, вирус, вызывающий болезнь желудка, может различаться по внешнему виду от штамма к штамму. В этой реконструкции по данным крио-ЭМ ручки красного и оранжевого цвета высовываются из оболочки вируса. Предоставлено: Joshua-Tor Lab

Ошибки желудка бывают разных размеров.
                                                                                       

Норовирус, наиболее известный благодаря прохождению дневных и круизных лайнеров, может образовывать небольшие, средние и крупные структуры в зависимости от штамма вируса.

Открытие, о котором сообщалось 10 июня 2019 года в журнале Известия Национальной академии наук, опровергает почти два десятилетия общепринятого мнения о норовирусе. До сих пор единственные структурные данные об этом вирусе, полученные учеными, получены из одного, не особенно распространенного, штамма.

«Все думали, что все штаммы будут выглядеть примерно одинаково — как тот, который был решен 20 лет назад», — говорит исследователь медицинского института Говарда Хьюза Лемор Джошуа-Тор. «Оказывается, что нет!»

Команда Джошуа-Тора использовала метод микроскопии, называемый криоэлектронной микроскопией (крио-ЭМ), для визуализации оболочек четырех вирусных штаммов, в том числе одного, ответственного за примерно 80 процентов вспышек норовируса. Этот штамм был на 71 процент больше (по объему), чем тот, о котором сообщалось ранее. Его оболочка также была украшена другим рисунком молекулярных шипов.

Эти структурные детали будут иметь решающее значение для ученых, работающих над вакцинами или противовирусной терапией для лечения норовирусной инфекции, говорит Джошуа-Тор, структурный биолог в лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL). Хотя норовирус вызывает около 21 миллиона случаев заболеваний пищевого происхождения в Соединенных Штатах каждый год, в настоящее время нет утвержденных методов лечения.

По крайней мере, один кандидат на вакцинацию проходит клинические испытания. Но соавтор исследования CSHL Джеймс Юнг говорит, что ученым нужно будет принять во внимание вновь обнаруженный вариант вируса, поэтому любая новая вакцина защищает от широкого спектра штаммов.

HHMI поговорил с Юнгом и Джошуа-Тором, чтобы узнать больше о «желудочном гриппе», вирусе, который его вызывает, и о том, как они окончательно решили структуру оболочек штаммов вспышки.

<б> Q & А

Что такое норовирус?

Джошуа-Тор: Это вирус, который вызывает гастроэнтерит. Он вызывает рвоту, вызывает диарею и является чрезвычайно заразным.

Юнг. Сообщалось, что для заражения требуется всего 10-18 вирусных частиц.

Вирусные штаммы, которые вызывают
                Разные штаммы норовируса могут быть разных размеров и молекулярного расположения. Вспышка, известная как GII.4 (справа), больше, чем ожидали ученые. Предоставлено: Joshua-Tor Lab

Сколько частиц в рвоте?

Юнг: Я не уверен, но для менее распространенного штамма норовируса было подсчитано, что типичная диарейная проба содержит приблизительно пять миллиардов вирусных частиц на грамм.

Это много!

Джошуа-Тор и Юнг: Да.

Как распространяется норовирус?

Джошуа-Тор: Аэрозоль, когда у людей рвота. Поверхности, продукты питания и воды могут быть загрязнены. Вот почему он может распространяться так быстро среди людей, находящихся в непосредственной близости, как в детских садах, домах престарелых и круизных лайнерах.

Как выглядит норовирус?

Юнг: Он принадлежит к семье под названием Calciviridae. Название происходит от латинского слова «чашечка», что означает чашеобразную полость. Поверхность вируса имеет эти шипы с углублениями, которые похожи на чашки. Так что это в основном сфера с торчащими шипами. И эти шипы связываются с клетками человека.

Сколько существует штаммов норовируса?

Юнг: 30 или больше. Штамм под названием GII.4 ответственен за большинство всех вспышек норовируса. Но структура GII.4 была совершенно неизвестна.

Почему до сих пор никто не фокусировался на структуре штаммов вспышки?

Юнг: До революции разрешения крио-ЭМ единственным способом решения структур с высоким разрешением была рентгеновская кристаллография. Я попробовал кристаллизовать норовирус до того, как мы получили наш крио-ЭМ микроскоп, но сработал только один штамм — тот, который был ранее решен. Я думаю, именно поэтому никто не мог решить другие структуры.


            Вирусные штаммы, которые вызывают
                Метод микроскопии под названием cryo-EM позволяет ученым визуализировать вирусные оболочки четырех разных штаммов норовируса. Шкала бара=400 ангстрем. Предоставлено: Joshua-Tor Lab

Как работает крио-ЭМ?

Джошуа-Тор: Вы помещаете свой образец на маленькую медную сетку и помещаете ее в эту штуковину, которая оставляет тонкий слой образца на сетке. Затем вы очень быстро погружаете его в жидкий этан, который замораживает образец и приводит к тому, что вода внутри становится стеклянной (мы называем это стекловидным льдом). Это означает, что он не образует кристаллы, которые могут мешать изображению. Это также помогает защитить биологические образцы от радиационного повреждения от электронов микроскопа.

Затем вы помещаете замороженную сетку в микроскоп, который ударяет образец электронным лучом. Затем вы получаете изображения ваших вирусных частиц.

Cryo-EM существует уже некоторое время. Что нового?

Джошуа-Тор: В последние несколько лет крио-ЭМ стал очень мощным — с точки зрения скорости камер и магнитов, которые точно контролируют путь электронов.

Когда вы ударяете образец электронами, он немного смещается, поэтому вы можете получить эффект размытия. Но [соавтор исследования] Николаус Григорьев [из Исследовательского кампуса Janelia HHMI] разработал методику, которая позволяет собирать фильмы вместо изображений, а затем выравнивать движущиеся частицы с помощью вычислений. Все это позволяет нам получать данные с более высоким разрешением, чем те, которые мы получали раньше.

Чем штамм норовирусной вспышки отличался от известного штамма?

Юнг: Оказывается, размеры оболочки разные, намного больше. Он также состоит из большего количества компонентов.

Джошуа-Тор: Джеймс называет это вирусом, изменяющим форму. Организация шипов, которые говорят с клетками в теле, расположены по-разному. Вы знаете, как у детей есть игрушечные шарики с ручками, чтобы их хватать? Вот как выглядит вирус, но все ручки выглядят немного по-другому, так что это важно.


Почему?

Джошуа-Тор: Мы думаем, как ручки взаимодействуют с клетками человека, могут влиять на вирулентность. И Джеймс обнаружил, что есть ион цинка, который помогает ручкам организовываться особым образом, чтобы способствовать связыванию с клетками человека.

Обычно вирусные штаммы отличаются по внешнему виду?

Джошуа-Тор: Это не обычное дело, но это не неслыханно. Это не ожидалось для норовируса.

Как знание этих оболочек может помочь нам?

Юнг: Текущие кандидаты на вакцины были сделаны с предположением, что между штаммами есть только незначительные различия. На самом деле, размеры совершенно разные. Наши результаты могут помочь людям сформулировать лучшую вакцину.

Spread the love

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *