Новости

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.

   Streptococcus pneumoniae колонизирует носоглотку и может вызвать пневмонию. Затем он может распространиться из легких в кровоток и вызвать повреждение органов. Этот оппортунистический патоген обычно заражает маленьких детей, тех, у кого ослаблен иммунитет, и пожилых людей. В 2015 году от S. pneumoniae во всем мире погибли, по разным оценкам, от 192 000 до 366 000 детей в возрасте до 5 лет.   Чтобы понять, как этот патоген адаптируется к различным локациям в организме, а также как хозяин реагирует на вторжение микробов, исследователи из Университета Алабамы в Бирмингеме определяли экспрессию бактерий и генов хозяина в пяти различных местах на мышиной модели - носоглотка, легкие, кровь, сердце и почки - с помощью трех генетически различных штаммов S.pneumoniae.   Результат работы - атлас взаимодействия хозяина и патогена на анатомических участках, имеющих отношение к заболеванию, опубликован в Proceeding of the National Academy of Sciences. Исследователи идентифицировали общие и органо-специфические транскриптомы S.pneumoniae и показали, что профили экспрессии генов бактерий и хозяев сильно различаются в период бессимптомной колонизации в сравнении с инфекцией, вызывающей заболевание.   Было выяснено, что бактерия ведет себя по-разному, в зависимости от того, какой участок она инфицирует, и что органы мыши, в свою очередь, также по-разному реагируют на присутствие бактерий. Кроме того, было установлено, что некоторые гены S.pneumoniae всегда высоко экспрессируются всеми тремя штаммами бактерий на всех анатомических участках, что делает их идеальными мишенями для новых вакцин или терапий.   Это первое исследование когда профили экспрессии генов во время колонизации и в нескольких местах заражения хозяином были картированы как у хозяина, так и у патогена.   "Мы считаем, что атлас транскрипционных реакций при взаимодействии хозяина и патогена, представленный здесь, - пишут авторы, - станет важнейшим ресурсом для сообщества исследователей пневмококкового и микробного патогенеза и послужит основой для идентификации и валидации ключевых терапевтических мишеней хозяина и пневмококка в будущих исследованиях".   Помимо описательного анализа транскриптомов, исследователи подтвердили свои выводы с помощью бактериальных мутантов, экспериментов in vivo и терапии хозяев. В ходе сложных экспериментов исследователи обнаружили, что противовоспалительное лечение интерфероном бета-интерфероном предотвращает проникновение бактерий в жизненно важные органы и способствует выживанию хозяина. Эта находка предлагает потенциально новые терапевтические возможности.   Хотя в период с 2000 года достижения в области антибиотиков и использование пневмококковых конъюгатных вакцин снизили смертность от S.pneumoniae, патоген продолжает демонстрировать повышенную антибиотикорезистентность, а также может перейти на капсульные типы, которые не охватываются нынешними вакцинами. Таким образом, пневмококковые инфекции продолжают оставаться значительной причиной заболеваний и смерти.