Ученым удалось разгадать принцип работы вирусного белка всего по трем процентам его «длины» — Naked Science — wamba-mamba.ru

4.4

Исследователи Сколтеха и их коллеги из Рф, США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке) и Швеции обрисовали необыкновенную РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-полимеразу, транскрибирующую гены практически неизученного crAss-подобного бактериофага. Ученым удалось «изловить» этот фермент, используя весьма малую часть (составляющую наименее 3-х процентов) аминокислотной последовательности, схожей иным РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-полимеразам. Осознание механизма инфицирования хозяйских клеток этими фагами дозволит надзирать состав микробиома, что, в свою очередь, принципиально для борьбы с разными болезнями.

Сколтех # бактериофаги # белки # вирусы # пищеварительная микрофлора # РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-полимераза Ученым удалось разгадать принцип работы вирусного белка всего по трем процентам его «длины» / ©Maria Sokolova et al, Pavel Odinev / Skoltech

Статья с подробным описанием этого открытия размещена в журнальчике Nature. CrAss-подобные фаги – аналоги открытого не так давно бактериофага crAssphage, который получил свое заглавие от способа сборки генома (cross-assembly). Ученые нашли этот вирус, проводя исследование имеющихся в открытом доступе данных о метагеноме фекалий человека (метагеном представляет собой совокупа инфы о на генном уровне последовательностях всех микробов, присутствующих в образчике).

Изумителен тот факт, что вирус crAssphage, обнаруженный лишь в 2014 году, оказался самым всераспространенным фагом в пищеварительной микрофлоре человека. Позже ученые, в том числе соавтор данной статьи Евгений Кунин и его коллеги, нашли и остальных представителей этого класса вирусов, которые ранее никогда не исследовались в лабораторных критериях.

«Так как crAss-подобные фаги – самые всераспространенные вирусы в кишечном тракте человека, осознание механизма инфицирования хозяйских клеток этими фагами дозволит надзирать состав микробиома, что, в свою очередь, принципиально для охраны здоровья человека и борьбы с разными болезнями. Наш энтузиазм к исследованию crAss-подобных фагов обоснован к тому же тем, что эти вирусы транскрибируют свои гены, используя необыкновенные РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-полимеразы (другими словами ферменты, формирующие РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов) на базе шаблона ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов))», − отмечает старший педагог Центра наук о жизни Сколтеха (CLS) Мария Соколова.

Соколова и ее коллеги употребляли crAss-подобный фаг phi14:2, который инфицирует бактерии Cellulophaga baltica, обширно всераспространенные на побережьях. Оказалось, что этот вирус комфортно употреблять в качестве модели для лабораторных исследовательских работ. А именно, ученые изучили предсказанную РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-полимеразу этого вируса — gp66, представляющую собой довольно большой белок, функция которого ранее была неведома.

Фото вируса crAssphage / ©Oliver Bayfield (University of York)

Анализируя аминокислотную последовательность gp66, исследователи нашли в ней маленькой фрагмент, напоминающий фрагмент клеточной мультисубъединичной РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-полимеразы. Исследователи выделили белок gp66 и показали in vitro, что он делает функцию РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-полимеразы.

«Обычный тест на активность РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-полимеразы, который обычно дает хороший результат для всех остальных РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-полимераз, показал, что предсказанная РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-полимераза crAss-подобного фага является неактивной. Зная о наличии необыкновенных параметров у ферментов вирусов, мы продолжили испытания в поиске активности и в итоге отыскали ее. Мы были весьма довольны приобретенным результатом, так как ранее момента мы сомневались в достоверности пророчеств при помощи способов биоинформатики, в каких сходство gp66 с известными ферментами оказывалось наименьшим», − ведает Соколова.

В опытах in vitro было показано, что антибиотик рифампицин перекрывает свою РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-полимеразу бактерии C. baltica, но не оказывает никакого действия на gp66. Исследователи проверили, какие гены phi14:2 в итоге транскрибируются в инфицированных клеточках в присутствии рифампицина и нашли огромное количество так именуемых ранешних генов, которые кодируют механизмы, нужные вирусу для захвата хозяйской клеточки на ранешних стадиях инфекции (Термин означает различные виды взаимодействия чужеродных микроорганизмов с организмом человека).

При всем этом средние и поздние гены, проявляющие активность на наиболее поздних стадиях инфекции (Термин означает различные виды взаимодействия чужеродных микроорганизмов с организмом человека), присутствовали в наименьших количествах. Это гласит о том, что вирус phi14:2 владеет собственной своей РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-полимеразой; белок gp66 он употребляет на ранешней стадии инфекции (Термин означает различные виды взаимодействия чужеродных микроорганизмов с организмом человека), до этого чем сам сумеет пользоваться полимеразой хозяйской клеточки.

Ученые не только лишь смогли найти кристаллическую структуру белка gp66, да и нашли, что большая часть его структурных частей не имеет узнаваемых аналогов, а их функции неопознаны. Но было установлено сходство центральной части gp66 с РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-полимеразой, которая у высших организмов участвует в процессе РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-интерференции, что дозволяет подавлять функцию неких генов.

По словам соавтора статьи Константина Северинова, «это классный итог, позволяющий представить, что источником ферментов РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-интерференции − процесса, который числился соответствующим только для клеток высших организмов (эукариот), является фаг. Иными словами, эти ферменты были «взяты» у бактериального вируса − предка современных crAss-подобных фагов на ранешних шагах эволюции.

Это открытие указывает, что эволюция высших клеток представляла собой непростой процесс, в процессе которого происходили неоднократные приобретения предковыми клеточками ферментов микробов и даже фагов. Очередной традиционный пример этого процесса − приобретение целых микробов предковой эукариотической клеточкой, которая потом стала митохондрией».

Исследователи также установили, что в кристаллической структуре gp66 каталитически активный центр находится в конформации, которая ранее никогда не наблюдалось ни в какой РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-полимеразе. Ученые представили, что до упаковки в фаговую частичку gp66 находится в выключенном состоянии. «Данный фермент владеет качествами, соответствующими для белков, образующих оболочки вирусов (к примеру, гемагглютинина, гликопротеинов флави- и альфавирусов). Эти белки проходят шаг созревания во время сборки вирусных частиц, нужный для обеспечения их активности.

У РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов)-полимеразы сrAss-подобного фага созревание, может быть, тоже происходит при встраивании в частичку вируса либо транслокации через хвост фага в клеточку при инфекции (Термин означает различные виды взаимодействия чужеродных микроорганизмов с организмом человека)», − отмечает один из создателей статьи, исследователь Центра структурной биологии и молекулярной биофизики Сили при Мед отделении Техасского института Петр Лейман.

Мария Соколова подчеркивает, что это 1-ое исследование, в каком функция crAss-подобных вирусов была рассмотрена на молекулярном и атомном уровнях. «Наша работа открывает перспективы для регулирования устройств инфекции (Термин означает различные виды взаимодействия чужеродных микроорганизмов с организмом человека) crAss-подобными фагами, что, в свою очередь, может стать основой для разработки новейших подходов к управлению составом микробиома кишечного тракта человека», − добавляет она.

Исследование проводилось с ролью профессионалов Института молекулярной генетики РАН (Российская академия наук — государственная академия наук, высшая научная организация Российской Федерации, ведущий центр фундаментальных исследований в области естественных и общественных наук), Института микробиологии Ваксмана при Ратгерском институте − Муниципальном исследовательском институте штата Нью-Джерси (США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке)), Санкт-Петербургского политехнического института Петра Величавого, Школы остеопатической медицины при Институте Роуэн (США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке)), Института Линнеус (Швеция), Государственного центра биотехнологической инфы (США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке)) и Мед отделения Техасского института (США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке)).

Источник: naked-science.ru

Ещё новости

Leave a Comment