Ekstrem kulde kan afsløre herpesvirus infektionsdynamik

Det sjove ved den virus, der forårsager skoldkopper, er, at ingen med sikkerhed ved, hvordan den eller mange af dens herpesvirus -fætre invaderer og inficerer celler. Det er lidt af et problem:Uden den viden, det har været svært at finde bedre måder at behandle og forhindre ikke kun skoldkopper, men andre sygdomme forårsaget af nært beslægtede vira, som cytomegalovirus, Epstein-Barr-virus og helvedesild-en smertefuld tilstand relateret til skoldkopper.

Nu, Stanford virologer arbejder sammen med forskere på den nye Stanford-SLAC Cryo-Electron Microscopy-facilitet for at se på et nyt kig på, hvordan herpesvirus inficerer celler. Med støtte fra et Stanford Bio-X frøbevilling, de tager nogle af de mest detaljerede billeder nogensinde af proteiner på overfladen af ​​skoldkopper -virus, også kendt som varicella-zoster-virus. Disse billeder kan snart afsløre spor om, hvordan man blokerer herpesvirusinfektioner, sagde Stefan Oliver, en senior forsker i laboratoriet af Ann Arvin, Lucile Salter Packard -professor i pædiatri og professor i mikrobiologi og immunologi.

"Vi bruger cryo-EM-teknologi til at se på det større billede helt bogstaveligt, "Sagde Oliver.

Nøglen til de nye billeder, Oliver sagde, er en relativt ny teknologi kaldet kryogen elektronmikroskopi, eller cryo-EM. I fortiden, hvis forskere ville undersøge, hvordan en virus bruger proteiner på overfladen til at inficere celler, de ville først producere forkortede former for virusproteiner og krystallisere dem. Ved at sprede røntgenstråler fra den krystal, hold kunne udlede proteinets struktur, som kunne give information om, hvordan det fungerer.

Problemet, Arvin sagde, er, at den krystalliserede form ikke nødvendigvis har samme form som et protein, som den findes på en virus, eller når den er fremstillet i inficerede celler. Hvad mere er, Røntgenkrystallografi kan ikke afsløre, hvordan disse proteiners former ændres, når de lirker sig ind i celler, fordi det kun fanger proteinet i en tilstand.

Cryo-EM løser disse problemer, sagde Arvin og Olivers samarbejdspartner Wah Chiu, professor i fotonik, af bioingeniør og af mikrobiologi og immunologi. Ved flashfrysning af vira ved temperaturer hundredvis af grader under nul, i det væsentlige stoppe deres bevægelse, mens de stadig bevarer deres struktur, forskere kan bruge elektronmikroskoper til at tage billeder af vira og deres proteiner. Det er en dataintensiv proces-cryo-EM-laboratoriet arbejder tæt sammen med High Performance Research Computing Center på SLAC-men slutresultatet er billeder med detaljer på atomniveau, noget der ikke er muligt på anden måde.

Indtil nu, Oliver, Arvin og Chiu er begyndt at samle billeder af varicella-zoster-viruset og et protein, der hjælper virussen med at komme ind i celler, glycoprotein B, sammen med et antistof mod proteinet. Disse billeder afslørede, hvor antistoffet binder til proteinet, oplysninger, der kan hjælpe andre forskere med at designe molekyler til at forstyrre infektion. Det næste trin, Chiu sagde, er at tage billeder af virussen sammen med faktiske celler, hvilket ville give teamet mulighed for at se varicella-zoster-viruset og dets proteiner på forskellige infektionstrin.

Med disse oplysninger i hånden, Arvin sagde, "vi har en meget bedre idé om, hvordan vi kan forstyrre infektionsprocessen." Ned ad linjen, den viden kan føre til nye måder at forhindre skoldkopper hos børn, der ikke kan få standardvaccinen og bedre behandlinger mod helvedesild og dens eftervirkninger. Det kunne også sætte scenen for en bedre forståelse af andre herpesvirusinfektioner, Sagde Arvin.