Biologen spionieren Nahaufnahmen von Polioviren aus, die mit dem Rezeptor der Wirtszelle verknüpft sind

Biologen spionieren Nahaufnahmen von Polioviren aus, die mit dem Rezeptor der Wirtszelle verknüpft sind

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Anonim

- Forscher der Universitäten Purdue und Stony Brook haben die genaue atomare Struktur des Poliovirus bestimmt, das an Schlüsselrezeptormoleküle in menschlichen Wirtszellen gebunden ist, und eine wichtige Momentaufnahme der Prozesse erstellt, die zur Infektion führen.

Das Virus bindet an einen Rezeptor in der Zelle und bildet einen einzigen Komplex.

"Diese Struktur war vorhergesagt worden, aber die Vorhersagen waren nicht so genau, wie wir gedacht hatten", sagte Michael Rossmann, Purdues Hanley Distinguished Professor für Biologische Wissenschaften. "Was wir jetzt haben, ist die reale Struktur, im Gegensatz zu einer Vorhersage des Rezeptormoleküls. Wir haben auch eine viel höher auflösende Ansicht des Komplexes des Rezeptors, wenn er an das Virus gebunden ist."

Die Arbeiten wurden von Ping Zhang, einem Purdue-Doktoranden, und anderen durchgeführt, die in Zusammenarbeit mit der Gruppe an der Stony Brook University in New York in Rossmanns Labor arbeiteten.

"Diese Ergebnisse zeigen die detaillierte Beziehung zwischen Atomen im Rezeptor und Atomen im Virus", sagte Rossmann.

Die von den National Institutes of Health finanzierte Forschung ist nicht unmittelbar auf medizinische Anwendungen ausgerichtet. Solche Erkenntnisse könnten jedoch eines Tages dazu beitragen, dass Wissenschaftler bessere Impfstoffe für das Poliovirus entwickeln und die Erforschung der Infektionsprozesse anderer Viren unterstützen, sagte Rossmann.

Die Ergebnisse sind in einem Forschungsbericht aufgeführt, der am 25. November in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences erschien.

Das Poliovirus hat drei "Serotypen", die bei Menschen unterschiedliche Wirkungen haben. Alle drei Serotypen verwenden denselben Rezeptor, und Zhang untersuchte, wie jeder Serotyp an den Rezeptor bindet.

Das Virus ist ungefähr kugelförmig und besteht aus 60 dreieckigen Facetten, die eine geometrische Form bilden, die als Ikosaeder bezeichnet wird. Jede der 60 Einheiten enthält eine Stelle, die sich an die Rezeptormoleküle einer Wirtszelle anlagern kann. Die Rezeptormoleküle werden als CD155 für zelluläres Differenzierungsprotein bezeichnet und bestehen aus einem einzelnen Protein, das an die Membran gebunden ist, die eine Zelle umhüllt. Der Teil außerhalb der Zelle ist in drei Abschnitte oder Domänen unterteilt.

Das Virus bindet an eine bestimmte Domäne und die neue hochauflösende Analyse zeigt die atomare Struktur an diesem Bindungspunkt.

Zhang verwendete eine Methode namens Röntgenkristallographie, um die Atomstruktur von CD155 zu visualisieren und zu untersuchen, und Elektronenmikroskopie, um das kombinierte Virus- und CD155-Rezeptormolekül zu untersuchen.

Obwohl zelluläre Rezeptoren dafür ausgelegt sind, bestimmte chemische Prozesse für die Zelle auszuführen, haben Viren Möglichkeiten entwickelt, diese zu nutzen, um in Zellen einzudringen.

"Das Virus hat zum Nachteil der Zelle und des Menschen gelernt, sich an dieses spezielle Rezeptormolekül zu binden, um in die Zelle einzudringen", sagte Rossmann.

Die Forscher fanden auch heraus, was als nächstes passiert, indem sie untersuchten, wie sich das Virus in der Zelle auflöst, um sein genetisches Material für die Infektion des Wirts bereitzustellen.

"Diese Forschungsergebnisse liefern eine detaillierte Analyse, wie ein Virus in seine Wirtszelle eindringen kann", sagte Rossmann.

Polioviren verursachen Poliomyelitis, eine menschliche Krankheit, die das zentrale Nervensystem befällt und die Nervenzellen, die die Muskeln steuern, verletzt oder zerstört. Obwohl wirksame Impfstoffe gegen Polioviren entwickelt wurden, wissen die Wissenschaftler nicht genau, wie sich diese Viren an Rezeptormoleküle auf Zellen anlagern, um eine Infektion auszulösen.

Quelle: Purdue University