חוקרים צופים בנגיף הפוליו כשהוא נכנס לתא מארח

תוכן עניינים:

חוקרים צופים בנגיף הפוליו כשהוא נכנס לתא מארח
חוקרים צופים בנגיף הפוליו כשהוא נכנס לתא מארח
Anonim

תמונות יכולות לשפוך אור על באגים בלתי פתירים נוספים

בוסטון, MA (20 בינואר, 2000) - צוות חוקרים בבית הספר לרפואה בהרווארד ובמוסדות אחרים ייצר את המבנים התלת-ממדיים הראשונים - המקבילה הביולוגית לצילומי מצב - של נגיף הפוליו ברגעים לאחר הצמדתו לתא מארח ונכנס אליו. המבנים, המופיעים בפברואר Journal of Virology, עוקבים אחר עיבוד מולקולרי של אותו צוות של הנגיף כשהוא נצמד לקולטן של התא המארח. קומפלקס קולטני הנגיף פורסם ב-6 בינואר Proceedings of the National Academy of Sciences.

למרות שנגיף הפוליו נכנע לידע רפואי, תוכניות חיסונים חיסלו אותו מהעולם המערבי והבטיחו לחסל אותו ברחבי העולם - הוא הוכח כנושא עקשן עבור מדענים. באופן מפתיע מעט ידוע על האופן שבו וירוס פוליו חודר לתאי המעיים, שלא לדבר על איך הוא עושה את דרכו למערכת העצבים, שם הוא יכול להזיק לנוירונים מוטוריים ולגרום לשיתוק. היו שחשדו שאחרי ההיצמדות לתא המארח, הנגיף עובר סדרה של שינויים קונפורמטיביים, המייצרים שתי צורות ביניים. ג'יימס הוגל ועמיתיו בבית הספר לרפואה בהרווארד ובמכוני הבריאות הלאומיים קבעו את המבנה של שתי צורות הביניים הללו תוך שימוש בשילוב רב עוצמה של שיטות-מיקרוסקופיה קריואלקטרון וקריסטלוגרפיה של קרני רנטגן.

Hogle, שהוא פרופסור לכימיה ביולוגית ולפרמקולוגיה מולקולרית, ועמיתיו פירשו את התמונות, יחד עם מבנה הקולטן-וירוס, כדי לספר סיפור של חלקיק דינמי במיוחד.מהרגע שהוא נצמד למארח שלו, נראה שנגיף הפוליו מבצע התאמות זעירות במעטפת החלבון שלו המאפשרות לו להיאחז בקולטן המארח שלו בצורה הדוק יותר. לאחר שנקשר, הנגיף יוצר פתחים זמניים בקליפתו דרכם הוא זורק החוצה חוטי חלבון זעירים המוטבעים בקרום התא המארח, לא רק מעגנים את הנגיף לתא אלא אולי יוצרים נקבוביות לכניסת ה-RNA הנגיפי.

הוגל מאמין שהסיפור יכול להיות דומה עבור שורה של וירוסים שגורמים יחד למגוון תופעות כולל דלקת מוח, שיתוק, סוכרת ומגוון מחלות לב. פתוגנים אלו, כולל אנטרו-וירוסים, אקו-וירוסים ונגיפי קוקסקקי, גורמים כיום לבעיות בריאות הציבור, בעיקר במעונות יום אמריקאיים.

"הם פתוגנים משמעותיים באופן כללי, אבל הם מופיעים בתור פתוגנים חשובים במיוחד במעונות יום שבהם יש לך יצורים נאיביים מבחינה אימונולוגית עם היגיינה נוראית", הוא אומר.למרות שהם משתמשים בקולטנים שונים, תהליך ההדבקה העיקרי של הפתוגן דומה לזה של נגיף הפוליו. "הבנת הווירוסים האלה נותנת לך דרך ליצור תרופות פוטנציאליות כדי לסכל אותם", אומר הוגל.

למרבה האירוניה, הייתה זו תחילתה של היגיינה טובה, שהביאה לשיפור מערכות התברואה בתחילת המאה, שהפכה את הפוליו ממחלה אנדמית, עם כמה מקרים פה ושם, לאסון בריאות הציבור. ללא חשיפה מתמדת לנגיף הפוליו, אנשים איבדו את חסינותם לפתוגן. מאות אלפים נדבקו במהלך שנות ה-30 וה-40. "במובן אמיתי זה היה האיידס של אותה תקופה", אומר הוגל. דריסת הרגל של נגיף הפוליו במערב התרופפה לראשונה עם פיתוח חיסוני Salk ו-Sabin בשנות ה-50 ותחילת שנות ה-60.

בינתיים, נגיף הפוליו השתרש כמערכת מופת להבנת וירוסים. אבל הבעיה של איך פוליו באמת נכנס לתאים הייתה אגוז קשה לפיצוח, בעיקר מסיבות טכניות.למרות שצורות ביניים זוהו ביוכימית בשנות ה-80, היה קשה לטהר אותן בכמויות גדולות.

נקודת מפנה חלה ב-1991 כאשר חוקר במעבדה של הוגל שיכלל שיטה לייצור צורת הביניים הראשונה, ה-135S, על ידי חימום הנגיף. הם אפילו גרמו לחלקיק להתגבש, תנאי מוקדם לקביעת המבנה שלו על ידי קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן, אבל הגבישים לא עקפו את קרני הרנטגן. עם עמיתים במכוני הבריאות הלאומיים, מעבדת הוגל ייצרה בסופו של דבר גבישים טובים, ובאמצעות שילוב של קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן ומיקרוסקופיה קריואלקטרון, קבעה את המבנים של חלקיק 135S וגם, צורת הביניים השנייה, או 80S.

"זהו שילוב חזק מאוד למבנים גדולים מכדי להסתכל עליהם על ידי טכניקות קריסטלוגרפיות בלבד", אומר הוגל. "אתה יכול לפתור את המבנה של הרכיבים ברזולוציה גבוהה באופן קריסטלוגרפי ולקחת את המודלים האלה ולהתאים אותם למבנה ברזולוציה נמוכה של מיקרוסקופ אלקטרונים."כמובן, התאמה כזו כרוכה בכמות מסוימת של פרשנות, אומר הוגל.

עם הסתייגות זו, הוא אומר שהדבר הבולט ביותר בתמונות הוא העדויות שהן מספקות לכך שמעטפת החלקיקים 135S עוברת סדרה של תנועות דמויות טקטוניות. הוגל מאמין שהשינויים הטקטוניים הזעירים הללו עלולים לפתוח פערים בפני השטח של החלקיק שדרכם חלקיק 135S זורק סלילי חלבון. אלה מוטמעים בממברנת התא המארח, קושרים את חלקיק 135S למארח. לאחר הטמעתם, סלילי החלבון עשויים לשנות את הכיוון שלהם כדי ליצור נקבוביות שדרכן ניתן לרוקן את התוכן הנגיפי. נראה שהבינוני 80S הוא מה שנשאר. "זה התוצר הסופי - מה שנפלט אחרי שהכל נעשה", אומר הוגל.

הוא ועמיתיו רוצים למלא את החסר בסיפור. "נשמח לראות איך נראה הנגיף עם סלילי החלבון שלו מוטבעים בממברנה", הוא אומר. הם גם רוצים לעקוב אחר התרוקנות ה-RNA מהנגיף לתוך התא המארח, אם כי מחקר כזה ידרוש טכניקות ביוכימיות ולא גישות מבניות.

בנוסף להוביל אולי לטיפולים אנטי-ויראליים חדשים, הוגל מאמין שיכול להיות תמורה מיידית יותר. "בסופו של דבר מגיע הטפטוף שבכל פעם שאנחנו מבינים משהו על איך וירוסים חודרים לתאים, אנחנו מבינים משהו יותר על הדרך שבה תאים עובדים", אומר הוגל.

מחקר זה מומן בחלקו על ידי המכון הלאומי לבריאות והקרן הלאומית למדע.

נושא פופולרי