Далеко не секрет, что вирусы крайне опасны. Эти микроскопические инфекционные агенты состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой оболочки. Они не являются живыми организмами в классическом смысле, поскольку не обладают собственным обменом веществ и не могут размножаться самостоятельно. Однако, внутри клеток хозяина, вирусы используют клеточные механизмы для своего размножения. Так как же эти чудовищные создания способны помогать? Чтобы ответить на этот вопрос – группа ученых взялась за эксперименты над структурой одного из вирусов.
Они не обладают клеточной структурой и не могут существовать вне своих хозяев-клеток.
Содержание
Что такое вирус
У вирусов есть особая структура, состоящая из двух основных компонентов: генетического материала и белковой оболочки.
Генетический материал вируса – это его «инструкции», которые определяют, как он будет функционировать и размножаться. Эти инструкции могут быть представлены двумя типами материала: двухцепочечной ДНК или одноцепочечной РНК. Это особые химические вещества, которые содержат информацию о нашем организме и передают ее от поколения к поколению.
Некоторые вирусы способствуют регулированию численности популяций организмов и участвуют в передаче генетической информации между различными видами.
Капсид же является белковой оболочкой, которая окружает генетический материал вируса. Она защищает его и помогает вирусу проникнуть в клетки организма, которые он заражает. Капсид может иметь разные формы и размеры в зависимости от типа вируса.
Некоторые вирусы имеют дополнительные структурные элементы, такие как липидная оболочка, спайки или ферменты. Липидная оболочка подразумевает под собой дополнительный слой вокруг капсида, состоящий из жировых веществ. А спайки — выступы на поверхности вируса, которые помогают ему присоединиться к клеткам организма. Ну, а с ферментами вы, возможно, знакомы – это особые белки, которые вирус использует для выполнения определенных функций, например, для разрушения клеточных структур или для размножения своего генетического материала.
Комбинация генетического материала и оболочки вируса определяет его специфичность – то есть способность заражать определенные организмы. Некоторые вирусы могут заражать только людей, другие – животных или растения. Каждый вирус имеет свои особенности и способы передачи от одного организма к другому.
Какими бывают вирусы
Вирусы обычно классифицируются по типу генетического материала, присутствующего в их структуре. Вирусы ДНК включают в себя герпесвирусы (герпесы), папилломавирусы (бородавки, а также могут быть связаны с развитием рака) и аденовирусы (те, что вызывают различные заболевания у человека, включая простуду), тогда как вирусы РНК включают вирусы гриппа, ВИЧ и гепатита. Вирусы также могут быть классифицированы по типу клеток, которые они заражают. Например, респираторные поражают дыхательную систему, другие, передающиеся через комаров, вызывают болезни, такие как лихорадка Зика и чикунгунья, а вирусы, передающиеся через кровь, могут вызывать гепатит и СПИД.
Считается, что вирусы возникли задолго до появления первых клеток на Земле. Они существуют уже более 3 миллиардов лет и, возможно, были одними из первых форм жизни на планете.
Как происходит заражение вирусом
Процесс заражения вирусом начинается с проникновения вируса в организм хозяина. Он может попасть в организм через дыхательные пути, пищеварительную систему, кожу или через передачу с жидкостями, такими как кровь или половые выделения. После проникновения вирус проникает в клетку хозяина и использует ее механизмы для синтеза своих собственных компонентов. Генетический материал вируса клонируется, а белковая оболочка формируется. Затем новые вирусные частицы собираются и покидают клетку, разрушая ее в процессе.
В результате размножения и разрушения зараженных клеток возникают симптомы болезни. Это может включать лихорадку, кашель, заложенность носа, головную боль, мышечные боли, диарею и другие проявления. Некоторые вирусы могут вызывать более серьезные заболевания, такие как пневмония, гепатит, рак и даже смерть.
Почему от вируса сложно лечить
Лечение вирусных инфекций часто представляет собой сложную задачу. И основная причина в их особенностях. Они обладают способностью к быстрой мутации и изменению своего генетического материала. Это позволяет им эволюционировать и приспосабливаться к новым условиям. Мутации могут привести к появлению вариантов вируса, которые становятся устойчивыми к существующим лекарствам и вакцинам. Это же существенно затрудняет разработку эффективных лекарств и требует постоянного мониторинга и обновления подходов к лечению.
В чем польза вирусов
Полезными вирусы назвать трудно, но все не так однозначно, как может показаться на первый взгляд. Группа исследователей, сравнивая структуры белковых комплексов из разных линий опасного вируса Ласса, определила новые антитела и мишени для вакцины.
Каждый год в Западной Африке сотни тысяч людей заражаются вирусом Ласса, вызывающим лихорадку и серьезные заболевания, а в некоторых случаях — смерть. В настоящее время не существует эффективных методов лечения или вакцин против этого вируса. Однако ученым удалось определить структуру важного белкового комплекса, который позволяет ему атаковать клетки человека. Исследование, опубликованное в журнале Cell Reports, также выявило новые антитела, которые связываются с этими белками и нейтрализуют вирус, что может привести к разработке более эффективных вакцин и методов лечения.
Существует гипотеза, что вирусы эволюционировали из самореплицирующихся молекул, таких как РНК или ДНК, которые способны передаваться от одной клетки к другой.
Еще одна трудность – он имеет несколько вариаций, каждая из которых отличается небольшими изменениями в генах. Это усложняет поиск антител, которые могут распознать все версии вируса Ласса. Ученым также было сложно выделить гликопротеины Ласса — белки, окружающие вирус и являющиеся целью большинства антител. В инфекционной форме эти гликопротеины существуют в комплексе из трех, называемом тримером. Однако до недавнего времени ученым удавалось изолировать только отдельные гликопротеины в лаборатории, а не их тримерные комплексы.
Но в 2022 году ученым удалось использовать наночастицы для объединения гликопротеинов в тримеры. В своем исследовании они применили этот метод для изучения и структурного анализа тримеров гликопротеинов из четырех разных вариаций вируса Ласса. И удивительно, но их структуры из разных вариаций оказались очень похожими.
Затем исследователи использовали стабильные гликопротеины, полученные от выздоровевших пациентов, для выделения антител против тримеров. Они обнаружили новые важные частицы и проанализировали уже известные антитела, которые могут распознавать разные вариации гликопротеина вируса Ласса. Это может быть полезным для разработки лечебных или профилактических вакцин против этого вируса.
“Нашей целью было не только попытаться определить некоторые структурные особенности этих различных вирусов Ласса, но и предоставить основополагающие протоколы и ресурсы для этой области”, – говорит Хейли Перретт, один из авторов исследования. “Мы надеемся, что наши подходы и первоначальные результаты помогут продвинуть науку в этой области вперед”.
Команда ученых планирует провести дальнейшие эксперименты для выявления большего числа нужных антител, а также продолжить анализ белковых структур для определения мест, которые можно нацелить с помощью лекарств.
