Ученые из Оксфордского университета впервые смогли в реальном времени отследить, как вирусоподобные частицы собираются из отдельных молекул. Исследование, результаты которого опубликованы в журнале Nature, раскрыло простые правила, по которым формируются сложные биологические структуры. Это открытие может ускорить разработку новых противовирусных препаратов и вакцин.
Десятилетиями ученые не могли напрямую наблюдать за сборкой вируса, видя лишь исходные компоненты и конечный результат. Оксфордская команда выяснила, что процесс напоминает прохождение лабиринта. Сначала белковые компоненты образуют слабые, легко разрываемые связи. Это позволяет им «пробовать» разные комбинации и отбрасывать неудачные. Как только несколько компонентов соединяются в правильную замкнутую структуру, связь становится гораздо прочнее.
Такие стабильные конфигурации работают как «контрольные точки», которые направляют дальнейшую сборку по одному из немногих успешных путей. Ключевым этапом становится формирование замкнутого пятиугольного кольца из пяти крупных белковых блоков – это первая высокостабильная структура. После ее появления каждая следующая стадия требует меньше блоков, и рост частицы резко ускоряется. Сочетание проб, ошибок и последующей фиксации удачных структур обеспечивает надежность всего процесса.
Чтобы увидеть сборку вирусной оболочки, или капсида, состоящей в эксперименте из 60 белковых единиц, исследователи использовали масс-фотометрию. Этот метод, разработанный в Оксфорде, определяет массу отдельных молекул по рассеиваемому ими свету. Ученые усовершенствовали технологию, чтобы удерживать растущую частицу в поле зрения и непрерывно измерять ее массу по мере присоединения новых белков.
Понимание молекулярных механизмов сборки вирусов открывает путь к созданию препаратов, которые будут мешать этому процессу. Тот же принцип поможет инженерам конструировать безопасные вирусоподобные частицы для вакцин и других терапевтических целей. Кроме того, самосборка – фундаментальный биологический процесс, отвечающий за формирование множества структур, от внутреннего скелета клеток до сложных белковых комплексов, поэтому новый метод наблюдения может найти широкое применение.
