В горячих вулканических источниках, где находится почти кипящая кислота, ученые обнаружили вирусы в форме лимона и выяснили как они приобрели такую форму.
Хотя подавляющее большинство вирусов имеют палочковидную или сферическую форму (как, коронавирус, вызывающий COVID-19), ученые были озадачены необычными формами вирусов, обнаруженных в самых суровых условиях на Земле.
Исследователи изучали один из таких вирусов, когда обнаружили, что он обладает странными свойствами, позволяющими ему изменять свою форму. Хотя обычно вирус напоминает лимон или веретено, он может отращивать хвосты. Структура, позволяющая ему это делать, как поняли ученые, вероятно, объясняет, как древние палочковидные вирусы дали начало всем веретенообразным вирусам, встречающимся сегодня.
"Теперь мы можем понять новый принцип того, как белки могут формировать оболочку, в которую упакована ДНК вируса", - говорит ведущий исследователь Эдвард Х. Эгельман из Медицинской школы Университета Вирджинии. "Это имеет значение не только для понимания того, как эволюционировали определенные вирусы, но и потенциально может быть использовано для новых способов доставки всего - от лекарств до вакцин".
Вирус, который изучали Эгельман и его коллеги, Sulfolobus monocaudavirus 1 (SMV1), имеет белковую оболочку вокруг ДНК, которая имеет форму веретена или лимона. Но вот уже почти 20 лет остается загадкой, как именно множество копий одного и того же белка могут объединиться вместе, чтобы сформировать такую форму.
Эгельман и его коллеги смогли раскрыть странные свойства SMV1 с помощью криоэлектронной микроскопии и высокотехнологичной обработки изображений.
SMV1, обнаружили исследователи, содержит гидрофобные нити белков, которые скользят и проскальзывают друг мимо друга, как будто они покрыты "смазкой". Эти семь нитей белков были обнаружены как в теле, так и в хвосте вируса, и они придают вирусу удивительную способность менять форму. Вместо того чтобы иметь фиксированную форму, вирус может раздуваться, чтобы вместить генетический материал. В то же время эти нити образуют непроницаемый барьер, не позволяющий кислоте, которая их окружает, разрушить ДНК внутри вируса.
На основании полученных результатов, опубликованных в Cell, Эгельман и его коллеги пришли к выводу, что современные вирусы, имеющие форму веретена или лимона, вероятно, произошли от древних стержневидных предков. Палочковидные вирусы могли содержать лишь ограниченное количество ДНК, а гидрофобные "скользящие" свойства, которые позволяют SMV1 менять форму, позволили бы предковым вирусам упаковать больше генетического материала - полезная черта для вирусов с эволюционной точки зрения.
"Наши результаты показывают, как спиральные агрегаты могут изменять свой диаметр, становясь почти сферическими для упаковки более крупного генома, и позволяют предположить, как все веретенообразные вирусы произошли от архейских палочковидных вирусов", - объясняет Эгельман. "Вирусы могут представлять большую угрозу для здоровья человека, как мы видим на примере пандемии COVID-19. Поэтому нам крайне важно лучше понять, как эволюционировали вирусы. Но мы также можем учиться у вирусов и создавать новые технологии на основе принципов, заложенных в этих очень простых структурах".
