Теперь исследователи обнаружили информацию, которая может помочь остановить изнурительное состояние. Команда Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе.
Луи сделал снимки с высоким разрешением вируса, прикрепленного к белку, находящемуся на поверхности клеток суставов. Белок, использованный в исследовании, был взят от мышей, но у людей один и тот же белок, и вирус взаимодействует с белками мыши и человека практически одинаково.
Структуры, опубликованные 9 мая в журнале Cell, подробно демонстрируют на атомарном уровне, как вирус и белок клеточной поверхности сочетаются друг с другом – данные, которые обещают ускорить усилия по разработке лекарств и вакцин для предотвращения или лечения артрита, вызванного чикунгунья или родственными ему заболеваниями. вирусы.
«Артрит чикунгунья возникает очень внезапно и может быть очень болезненным – люди едва могут ходить – и у нас нет ничего конкретного, чтобы лечить или предотвращать его», – сказал соавтор Майкл С. Даймонд, доктор медицинских наук, Герберт С. Гассер, профессор медицины, профессор молекулярной микробиологии, патологии и иммунологии.
«Теперь, когда у нас есть эти новые структуры, мы можем увидеть, как нарушить взаимодействие между вирусом и белком, который он использует для проникновения внутрь клеток суставов и других скелетно-мышечных тканей, чтобы блокировать инфекции», – добавил соавтор исследования Дэвид Фремонт. , Доктор медицинских наук, профессор патологии и иммунологии, биохимии и молекулярной биофизики, молекулярной микробиологии.
Чикунгунья и ее кузены – вирусы Mayaro, Ross River и O’nyong-nyong – принадлежат к семейству альфавирусов, которые распространяются комарами и вызывают боли в суставах.
В последние годы такие вирусы заражают людей и животных во все больших регионах земного шара. В 2018 году Даймонд, Фремонт и его коллеги, в том числе доктор философии Ронг Чжан, определили белок Mxra8, который находится на внешней поверхности клеток суставов, как молекулярную ручку, которую чикунгунья и родственные вирусы захватывают, чтобы проникнуть в клетки мыши, люди и другие виды. Человеческая и мышиная версии Mxra8 идентичны на 79 процентов, и вирус чикунгунья взаимодействует с обеими версиями одинаково.
Вирусы должны цепляться за белок, чтобы вызвать болезнь; у мышей предотвращение попыток чикунгуньи прикрепиться к белку с помощью блокирующих антител или рецепторов-ловушек уменьшало признаки артрита.
Чтобы разработать эффективные лекарства и вакцины, которые препятствуют прикреплению, исследователям требуется подробная картина молекулярных взаимодействий между вирусом и белком. Фремонт работал с аспирантами Кэтрин Басор, первым автором статьи, и Артуром Кимом, чтобы визуализировать вирус, связанный с белком клеточной поверхности.
Исследователи использовали метод под названием криоэлектронная микроскопия (крио-ЭМ) в Центре клеточной визуализации Вашингтонского университета, где в 2018 году был установлен ультрасовременный крио-ЭМ-аппарат.
Изображения были получены с использованием частицы, похожей на вирус чикунгунья, которая имеет форму вируса, но не может вызывать инфекции, поскольку внутри не несет генетического материала, а также полностью заразного вируса чикунгунья. Вирусоподобные частицы проходят клинические испытания в качестве потенциальной вакцины против чикунгуньи.
Чтобы визуализировать, как вирус взаимодействует с белком клеточной поверхности, исследователи сначала заморозили вирусные частицы, прикрепленные к белку.
Мгновенное замораживание было необходимо для предотвращения разрушения частиц во время эксперимента. Затем исследователи направили пучок электронов через образец, нанесли на карту место попадания электронов на детектор и использовали компьютерные программы для восстановления структуры электронной плотности и, таким образом, трехмерной структуры вирусных частиц, связанных с белком клеточной поверхности.
«Наши крио-ЭМ карты позволяют нам просматривать всю вирусную частицу с привязанным к ней Mxra8, но не с достаточно высоким разрешением, чтобы точно определить местоположение атомов», – сказал Басор. «Поэтому мы использовали существующие рентгеновские кристаллические структуры компонентов вируса с высоким разрешением в дополнение к нашей собственной кристаллической структуре Mxra8, чтобы построить атомную модель всей сборки. Это позволило нам увидеть весь спектр этих взаимодействий, которых мы не могли достичь ни с помощью рентгеновской кристаллографии, ни только с помощью крио-ЭМ."
Структура с высоким разрешением поможет усилиям по скринингу экспериментальных лекарств на их способность блокировать прикрепление к белку на клетках в суставах, оценить, могут ли антитела, вызванные исследуемыми вакцинами, предотвратить инфекцию, и проанализировать, влияют ли мутации в вирусах на их вирулентность.