Механические свойства вирусной ДНК влияют на ход инфекции, исследования нашли

        

Новое исследование показывает ранее неизвестный механизм, который регулирует, будут ли вирусы, которые заражают бактерии, быстро убивают их хозяев или остаются скрытыми внутри клетки. Исследование, опубликованное в журнале eLife также может применяться к вирусам, которые заражают людей и других животных, сказал исследователь.

«Я впервые обнаружил, что механика того, как ДНК упакована внутри вируса, определяет течение инфекции», – сказал профессор патобиологии из Университета Иллинойса Алекс Эвилевич, который проводил исследование.

После инъекции ДНК в клетку вирусы, как правило, следуют одному из двух основных путей, называемых «литические» или «скрытые» инфекции. В литическом пути вирусная ДНК быстро управляет собственными ресурсами клетки-хозяина, чтобы составить сотни собственных копий. Новые вирусы затем убивают ячейку и продолжают повторять цикл в других ячейках.

. Скрытые вирусные инфекции следуют за другим курсом: однако, внутри клетки, вирусная ДНК включает себя в геном хозяина. Когда клетка делит, вирусная ДНК также дублируется. Пока инфекция остается скрытой, на хосте мало свидетельств.

Проблема с латентными вирусными инфекциями заключается в том, что во время стресса для хозяина вирус может внезапно превратиться в литик, захватив клетку и убив ее после безумного приступа воспроизведения, сказал Эвилевич.

«Многие вирусные инфекции, которые мы несем, могут оставаться скрытыми в течение очень долгого времени. Иногда они становятся литическими, и именно тогда мы развиваем симптомы», – сказал он.

Скрытые вирусные инфекции у людей включают симплекс простого герпеса, ветряную осету, Эпштейн-Барр, цитомегаловирус человека, аденовирус, саркому Капоши и ряд других.

«Очень важно знать, что регулирует переход от скрытого состояния к литическому состоянию, чтобы мы могли остановить распространение этих инфекций», – сказал Эвилевич.

Многие исследования динамики вирусной инфекции были сфокусированы на структурных характеристиках протеиновых капсидов, которые защищают вирусный генетический материал и переносят его в место заражения. Эвилевич смотрел вместо этого на напряжения и напряжения на молекулы вирусной ДНК непосредственно перед тем, как их ввели в хозяина.

Он использовал изотермическую титровальную калориметрию, которая может измерять отдельные изменения тепловой энергии в системе, отслеживать ход инфекции. В предыдущем исследовании его лабораторная группа обнаружила, что процесс вирусной инфекции выделяет тепло. В новом исследовании Эвилевич выявил бактерию-хозяина, Escherichia coli, тысячи вирусных частиц, а затем контролировал термические взлеты и падения, которые произошли с прогрессированием инфекции

Он обнаружил, что инфекции происходили либо синхронно – с сотнями вирусов, которые сразу же вводили их ДНК в бактерию, или случайным образом, причем инфекции происходили медленнее в несогласованном виде. Более пристальный взгляд на вирусный генетический материал до заражения показал, что ДНК, упакованная внутри вируса, как правило, была более «жидкоподобной» при синхронных инфекциях, но более жесткой во время случайных инфекций.

Синхронные инфекции тесно связаны с латентными инфекциями, которые сохранили хозяина, в то время как более медленный, более случайный процесс заражения привел к литическим событиям, которые убили хозяина.

По мере увеличения температуры вирусная ДНК стала больше похожей на жидкость, и инфекции, скорее всего, были синхронными. Увеличение количества внеклеточных концентраций ионов магния, связанных с клеточным метаболизмом и условиями роста, также способствовало синхронным инфекциям, найденным Эвилевичем

Тепло сделало молекулы ДНК внутри капсида более гибкими, уменьшив трение между ними, сказал он. Добавление положительно заряженных ионов уменьшало отталкивание между отрицательно заряженными молекулами ДНК, также делая ДНК более жидкой.

«ДНК становится более гибкой, она имеет более жидкий характер», – сказал он. «В результате его, скорее всего, выталкивают – как зубную пасту из трубки, но если она будет твердой, она застрянет внутри трубки».

Новые результаты «хороши для вирусологии», сказал Эвилевич.

«Теперь мы понимаем, что механика ДНК, упакованная внутри вируса, напрямую влияет на направление инфекции по литическому или латентному пути», – сказал он. «Мы думаем, что это поможет нам научиться контролировать инфекции и предотвратить их литизм. Это может потенциально привести к новым методам лечения, чтобы предотвратить распространение инфекции».

Источник:

https://news.illinois.edu/view/6367/690424

      

Source link