Kryo-elektronmikroskopi afslører almindelig herpesvirusstruktur

For første gang, forskere har været i stand til at bruge kryo-elektronmikroskopi, at afsløre den detaljerede struktur af den almindelige herpesvirus.

Forskere ved University of Glasgow brugte den banebrydende teknik til at afsløre, i høj opløsning, de biologiske mekanismer herpesvirussen bruger til at inficere mennesker. Resultaterne er offentliggjort i dag i PLOS biologi .

Forskerne håber nu, at disse resultater kan føre til udviklingen af ​​nye lægemidler til behandling af virussen.

Herpesfamilien omfatter de vira, der forårsager både forkølelsessår og skoldkopper. Medlemmer af denne familie af virus kan også forårsage kræft og alvorlige sygdomme hos det ufødte barn.

Imidlertid, på kun 1/10, 000. af en millimeter i diameter, kapsiden – eller skallen – herpesvirussen bruger til at opbevare sit DNA og inficere sin vært, har indtil nu været svært for videnskabsmænd at analysere.

Herpesvirus forårsager infektion ved at indføre deres DNA i vores celler. At gøre dette, de pakker deres DNA inde i en beskyttende frakke kaldet en capsid. Kapsiden er kugleformet og meget symmetrisk.

Forskerne brugte kryo-elektronmikroskopi til at afsløre strukturen af ​​en motorlignende samling kaldet en portal. Herpesvirus pumper deres DNA ind i formonterede kapsider gennem portalen. Når en herpesvirus inficerer vores celler, DNA'et udstødes fra kapsiden af ​​det samme portalmaskineri.

Dr. David Bhella, hovedforfatter af undersøgelsen fra MRC-University of Glasgow Center for Virus Research, sagde:"Kryo-elektronmikroskopi, kombineret med nye computerbaserede billedbehandlingsmetoder gjorde det muligt for os at afsløre den detaljerede struktur af det unikke maskineri, hvormed virussen pakker DNA ind i kapsiden. DNA'et er pakket meget tæt, nå et tryk svarende til det inde i en flaske champagne.

"Vi håber, at denne undersøgelse i sidste ende vil føre til udviklingen af ​​nye lægemidler til behandling af akutte herpesvirusinfektioner, gennem design af lægemidler, der vil blokere virkningen af ​​portalmotoren."

Ud over at afsløre formen på portalmaskineriet, denne undersøgelse afslørede også, hvordan virussen pakker sit DNA inde i kapsiden. Individuelle DNA-strenge sås at blive viklet op i en spole, snarere som en kugle uld.

Udviklingen af ​​cryo-EM som en teknik til at løse detaljerede atomstrukturer blev udviklet på MRC Laboratory of Molecular Biology.

Dr. Jonathan Pearce, chef for infektioner og immunitet ved MRC, sagde:"Dr. Bhella og hans team har nu brugt denne teknik til at belyse strukturen af ​​herpesvirus, afsløre en 'molekylær maskine', der er involveret i virusreplikation. Resultaterne giver forskerne en bedre forståelse af virussen og dens anatomi, og, på tur, et indblik i potentielle nye terapeutiske mål.

"Disse elegante eksperimenter eksemplificerer potentialet i Scottish Center for Macromolecular Imaging, der skal lanceres senere i år på CVR, ledet af Dr. Bhella, som vil støtte vital forskning i sygdomme, der udgør den største trussel mod menneskers sundhed."

Studiet, "Structure of the herpes-simplex virus portal-vertex" er udgivet i PLOS biologi .