Биофизиктер сфералық вирустардың шабуыл бағытын дәл анықтауға мүмкіндік беретін жасырын механизмді ашты. Вирустық қабықшаның мінсіз симметриясы тек көзге көрінетін нәрсе болып шықты: ішінде бір ғана берік химиялық байланыс жасырылған, ол бөлшектің кездейсоқ ыдырауын генетикалық материалдың бағытталған шығарылуына айналдырады.

Вирустардың геометриясы және инженерлік парадокс

Көптеген қарапайым вирустардың пішіні икосаэдрге ұқсайды — бұл футбол добына ұқсайтын геометриялық фигура. Мұндай құрылым ең аз шығынмен ең жоғары беріктікті қамтамасыз етеді, бірақ инженерлік жұмбақ туғызады: мінсіз шарда «алдыңғы» және «артқы» бөлік болмайды, сондықтан ұзақ уақыт бойы вирустың жасушаға енгенде өзінің РНҚ-сын қай нүктеден шығаратынын қалай анықтайтыны түсініксіз болды.

Бактериофагтарда бұл үшін арнайы құйрық-шприц бар, ал өсімдіктер мен жануарлар вирустарында көзге көрінетін бейімделулер анықталмаған. Ғалымдар ішінде бағыттаушы жасырын механизм болуы керек деп болжаған, бірақ геномның тығыз оралуы оны табуға кедергі келтірген.

Шалқан әжім вирусымен жүргізілген тәжірибе

Science Advances журналында жарияланған жаңа зерттеуде ғалымдар шалқан әжім вирусын (TCV) зерттеді. Вирусты тыныш күйде қараудың орнына, олар жұқтырылған жасушадағы жағдайды модельдеп, ортаның қышқылдығын өзгертті. Бұл вирустық бөлшекті «ісіндіріп», РНҚ-ны шығаруға дайындықты бастауға мәжбүр етті. Криоэлектрондық микроскопия мен масс-спектрометрияны біріктіру арқылы вирустың өтпелі күйінің егжей-тегжейлі картасы жасалды.

Қабықша құрылымындағы маңызды аномалия

180 бірдей ақуыздан тұратын қабықшада бір маңызды аномалия анықталды: екі ақуыз ерекше ковалентті изопептидтік байланыспен берік байланысқан, бұл p80 деп аталатын димерді құрайды. Бұл химиялық «түйін» ойын сүйегіндегі ығысқан ауырлық орталығы сияқты әрекет етеді: ол вирустық РНҚ-ны тартып, ұстап тұрады, капсид ішінде қысымның біркелкі бөлінбеуін тудырады.

Генетикалық материалды бағыттап шығару механизмі

Вирус иесінің ағзасына енгенде және кальций иондарын жоғалтқанда, оның қабықшасы сығылған серіппедей кеңейеді. Әдеттегі әлсіз байланыстар үзіледі, бірақ ерекше изопептидтік «якорь» геномның өз бөлігін берік ұстап тұрады. Бұл бағыттаушы күш тудырады, ол РНҚ-ны нақты бір тесік арқылы сыртқа итеріп шығарады және генетикалық кодты жасуша рибосомаларына тікелей жеткізеді, осылайша инфекцияны бастайды.

Ашылудың маңызы

Зерттеу нәтижелері сфералық вирустар — жай ғана симметриялы контейнерлер емес, күрделі асимметриялы машиналар екенін көрсетті, олардың бөлшектену сценарийі алдын ала бағдарламаланған. Вирустық «гранатаның» «сақинасы» қай жерде орналасқанын түсіну дәрі-дәрмектерге арналған наноконтейнерлерді жасауға көмектесуі мүмкін, олар мазмұнын мақсатты түрде, кездейсоқ емес, босатады.

Зерттеу авторлары бұл жаңалықтар икосаэдрлік пішінді вирустарға, мысалы, полиомиелит вирусы мен энтеровирустарға қарсы препараттар әзірлеуде де пайдалы болады деп санайды.