Вместе со снегом зимой к нам возвращается грипп с его лихорадкой, насморком, ломотой в мышцах и тому подобными неприятностями. Этот вовсе не безобидный недуг вызывается вирусами, которые попадают в организм воздушно-капельным путем и затем заражают клетки.
Исследователи из Швейцарии и Японии детально изучили этот процесс, результатами чего поделились на страницах журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.
Они заражали человеческие и собачьи клетки гриппом in vitro и наблюдали проникновение вируса через мембрану с помощью самостоятельно разработанной методики микроскопии в реальном времени и с высоким разрешением.
Самым удивительным оказалось, что клетки не сопротивляются вторжению чужака, не пассивно подчиняются ему, а словно помогают вирусу, говорит профессор молекулярной медицины Швейцарской высшей технической школы Цюриха Ёхей Ямаути, руководивший исследованием.
«Заражение наших клеток напоминает танец вируса и клетки», — сравнивает он.
Серфинг по поверхности клетки — с ее активной помощью
Разумеется, вирусная инфекция не приносит клеткам никакой пользы, равно как и их активное участие в этом процессе. Такое динамическое взаимодействие происходит потому, что вирусы «перехватывают» обычный клеточный механизм поглощения, жизненно важный для самих клеток. Он отвечает, в частности, за транспорт необходимых веществ — таких как гормоны, холестерин или железо — внутрь клетки.
Подобно этим веществам, вирусы гриппа также должны прикрепляться к молекулам на поверхности клетки. Процесс напоминает серфинг по клеточной мембране: вирус «ощупывает» поверхность, цепляясь то за одну, то за другую молекулу, пока не находит идеальную точку входа — место, где много подходящих рецепторов.
Как только клеточные рецепторы обнаруживают, что вирус прикрепился к мембране, в этом месте формируется углубление или «карман». Его форма стабилизируется особым структурным белком — клатрином. По мере роста углубление обволакивает вирус, образуя везикулу (пузырек). Клетка транспортирует этот пузырек внутрь себя, где его оболочка растворяется и высвобождает вирус.
Предыдущие исследования этого процесса использовали другие методы микроскопии, в том числе электронную микроскопию. Поскольку эти методы требовали разрушения клеток, они давали лишь моментальные снимки происходящего. Другой распространенный метод — флуоресцентная микроскопия — обладает недостаточным пространственным разрешением.
Комбинированная методика для изучения разных вирусов — и вакцин
Новая технология, сочетающая атомно-силовую и флуоресцентную микроскопию, получила название «вирус-ориентированная двойная конфокальная и АСМ-визуализация» (ViViD-AFM). Благодаря ей можно детально отслеживать динамику проникновения вируса в клетку.
Таким образом, исследователи показали, что клетка активно способствует поглощению вируса на разных уровнях. В частности, клетка целенаправленно привлекает функционально важные клатриновые белки к месту нахождения вируса. Поверхность клетки также активно захватывает вирус, образуя в этом месте выпячивание. Эти волнообразные движения мембраны усиливаются, если вирус пытается отдалиться от поверхности клетки.
Новая методика полезна для разработки противовирусных препаратов. Например, она подходит для тестирования эффективности потенциальных лекарств в режиме реального времени на клеточных культурах. Авторы подчеркивают, что этот метод можно использовать и для изучения поведения других вирусов, и даже для исследования вакцин.
Открыт еще один путь, по которому вирусы распространяются в организме
Вирус гриппа взламывает внутреннюю систему клетки, подобно хакеру
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram