Ученые получили первые детальные изображения белков спайка в их естественном состоянии, прикрепленном к вирусу и без использования химических фиксаторов, которые могут искажать их форму.
Они говорят, что их метод, сочетающий криогенную электронную микроскопию (крио-ЭМ) и вычисления, должен производить более быстрые и реалистичные изображения инфекционного аппарата в различных штаммах коронавируса, что является критическим шагом в разработке терапевтических препаратов и вакцин.
"Преимущество такого изображения заключается в том, что, очищая белок шипа и изучая его изолированно, вы теряете важный биологический контекст: как он выглядит в неповрежденной частице вируса? Возможно, там может быть другая структура", - сказал Ва Чиу, старший автор исследования. Результаты опубликованы в Quarterly Reviews Biophysics Discovery.
Известно, что человека заражают семь штаммов коронавирусов. Четыре штамма вызывают относительно легкие заболевания; три других - включая SARS-CoV-2 могут быть смертельными.
Вирус, вызывающий КОВИД-19, настолько вирулентен, что в мире существует всего несколько крио-ЭМ-лабораторий, которые могут изучать его с достаточно высоким уровнем биобезопасности. Поэтому для данного исследования ученые взяли гораздо более мягкий штамм коронавируса под названием NL63, который вызывает обычные симптомы простуды и является причиной около 10% респираторных заболеваний человека каждый год. Считается, что он присоединяется к тем же рецепторам на поверхности человеческих клеток, что и SARS-CoV-2.
Вместо того, чтобы химически удалять и очищать спайковые белки NL63, исследователи замораживали целые, неповрежденные вирусы чтобы сохранить естественное расположение их компонентов. Затем они сделали тысячи подробных изображений случайно ориентированных вирусов с помощью крио-ЭМ инструментов, извлекли в цифровом виде биты, содержащие спайковые белки, и объединили их для получения изображений высокого разрешения.
"Структура, которую вы видите на изображении, имеет точно такую же структуру, как и на поверхности вируса, без химических артефактов", - говорит Ва Чиу. "Раньше этого не делали".
Группа также определила места, где молекулы глюкозы присоединяются к белку шипа в процессе, называемом гликозилирование, которое играет важную роль в жизненном цикле вируса и в его способности уклоняться от иммунной системы. Их карта включала три места гликозилирования, которые были предсказаны, но никогда ранее непосредственно не наблюдались. В дальнейшем ученые хотели бы узнать как активируется часть шипа, которая связывается с рецепторами на человеческих клетках и также использовать ту же самую технику для изучения белков шипа SARS-CoV-2, что потребует специализированных мер биологической безопасности.
