En serie neutronspridningsmätningar har avslöjat strukturen hos viralt DNA i oöverträffad detalj, och kastar nytt ljus över förändringar som gör DNA:t mer vätskeliknande vid temperaturer nära den i människokroppen. Enligt forskarna vid Lunds universitet, Sverige, som utförde mätningarna, bidrar dessa strukturella förändringar till att förklara hur snabbt virus frigör DNA till värdceller, vilket underlättar infektion.
Till skillnad från bakterier eller svampar kan virus inte överleva utan en värd. När de väl infekterar en cell producerar de dock nya viruspartiklar som sedan infekterar andra celler. För att skydda virusets genetiska information under tiden, är virus-DNA vanligtvis inneslutet i ett proteinskal som kallas en kapsid.
I det senaste arbetet, teamledare Alex Evilevitch och kollegor fokuserade på fagvirus – det vill säga de som attackerar bakterier. Använder neutroner från synkrotronforskningsanläggningen vid US National Institute of Standards and Technology (NIST) i Gaithersburg, Maryland, avbildade de strukturen av virusets DNA och dess täthet inuti kapsiden som en funktion av temperaturen.
"Tekniken vi använde kallas small-angle neutron scattering (SANS), som vanligtvis inte används för mikrobiologisk forskning", säger Evilevitch. "Genom att exponera fagbakteriella virus för neutronstrålen kunde vi avslöja de strukturella detaljerna hos viralt förpackat DNA med atomär upplösning."
Central roll för leveranskinetik
Forskarna åtog sig detta arbete för att följa upp sin tidigare upptäckt att strukturen av DNA-material inuti kapsiden genomgår en plötslig strukturell förändring när den utsätts för en temperatur på 37 °C. Detta är den normala temperaturen i människokroppen, och det innebär att strukturen spelar en central roll hur viruset levererar sitt genetiska material till en cell – det första steget i en infektion. Noterbart är att DNA i virus är förpackat med en mycket hög densitet, och det är hundratals gånger längre än kapsidens diameter. Trots det, under infektion, skjuts DNA snabbt ut från kapsiden genom en enda por.
Hur detta händer är ett pussel, säger Evilevitch. "På grund av den höga packningsdensiteten av DNA i kapsiden och den bara några få ångströms separationen mellan de närliggande negativt laddade DNA-ytorna, finns det en stark elektrostatisk friktion som hindrar DNA-utstötning", förklarar han. "Vi bestämde oss därför för att undersöka hur temperaturen påverkar strukturen av det virala genomet, eftersom det är känt att virus vid optimal kroppstemperatur (37°C) snabbt kan skjuta ut sitt vätskeliknande DNA."
Forskarna bestämde sig för att använda en atypisk metod för neutronavbildning eftersom SANS möjliggör kontrastmatchning, vilket gör proteinkapsider effektivt osynliga för neutronstrålen. Detta gjorde det möjligt för dem att istället fokusera på kapsidens innehåll, och därför avslöja detaljerna om DNA:s form och densitet.
Två faser
"Vi demonstrerade för första gången att DNA inuti en viruskapsid samexisterar i två faser - en hexagonalt ordnad högdensitetsfas i kapsidens periferi och en lågdensitet mindre ordnad, vätskeliknande fas i kärnan av kapsiden, säger Evilevitch Fysikvärlden. "Ökningar i temperatur utlöser en övergång i DNA där en del av det ordnade DNA:t i periferin flyttar till den mindre ordnade fasen i centrum, vilket gör att DNA-utstötningen från viruset in i en cell kan börja."
Enligt Evilevitch visar dessa fynd att temperatur spelar en betydande roll i infektionsprocessen och att neutronspridning är ett användbart verktyg för att studera strukturen av virala genom inuti virala kapsider.
Neutroner avslöjar hemligheterna med självmontering
Lundalaget optimerar nu sitt tillvägagångssätt med neutronljus för att undersöka densitetsförändringar i DNA förpackat i humant herpesvirus av typ 1. "Denna kunskap kommer att vara viktig för att förstå DNA-utstötningsmekanismen, som i sin tur kan styra infektionsförloppet," säger Evilevitch. "Detta kan vara antingen latent (vilande) eller lytiskt (aktivt och där viruset snabbt replikerar)."
Hittills har Evilevitch och kollegor bara observerat förändringar i DNA-densitet i cellkulturer i laboratoriet. Analyser som tar hänsyn till faktorer som immunsvaret och hur de påverkar infektionsförloppet kommer att behövas i framtiden, säger de.
I slutändan tror forskarna på resultaten från denna studie, som beskrivs i detalj i PNAS, skulle kunna hjälpa forskare att bättre förstå hur DNA lämnar ett virus och kommer in i en värdcell – något som kan vara viktigt för att utveckla tekniker för att i praktiken slå på och av virus. Detta kan i sin tur hjälpa till vid utvecklingen av nya antivirala medel.
- SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
- Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
- PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
- Källa: https://physicsworld.com/a/viruses-change-structure-at-the-temperature-of-the-human-body-to-better-infect-us/
- : har
- :är
- :inte
- :var
- $UPP
- 160
- 361
- a
- Enligt
- Konto
- aktiv
- påverka
- medel
- alex
- tillåter
- an
- analyser
- och
- tillvägagångssätt
- konstnär
- AS
- At
- atom
- attackera
- Bakterier
- BE
- Stråle
- därför att
- börja
- tro
- Bättre
- mellan
- kropp
- kallas
- KAN
- kan inte
- cellen
- Celler
- centrala
- centrum
- byta
- Förändringar
- laddad
- Stäng
- kollegor
- förstå
- innehåll
- Däremot
- kontroll
- Kärna
- kunde
- Kurs
- beslutade
- levererar
- leverans
- demonstreras
- detalj
- detaljerad
- detaljer
- utveckla
- Utveckling
- Upptäckten
- DNA-
- draper
- under
- Tidigare
- effekt
- effektivt
- antingen
- anställd
- aktiverad
- Går in
- Även
- exits
- Förklara
- Förklarar
- utsatta
- underlättande
- Facility
- faktorer
- långt
- resultat
- Förnamn
- första gången
- Fokus
- fokuserade
- följer
- För
- friktion
- från
- fungera
- framtida
- genetisk
- händer
- Har
- he
- hjälpa
- Hög
- värd
- Hur ser din drömresa ut
- http
- HTTPS
- humant
- Hundratals
- Imaging
- med Esport
- in
- informationen
- inuti
- istället
- Institute
- tillfällig
- in
- undersöka
- osynlig
- fråga
- IT
- DESS
- jpg
- kunskap
- känd
- laboratorium
- senaste
- ledare
- mindre
- ljus
- tycka om
- längre
- göra
- GÖR
- Maryland
- matchande
- Materialet
- max-bredd
- Maj..
- mätningar
- mekanism
- kanske
- mer
- förflyttar
- nationell
- behövs
- negativt
- neutroner
- Nya
- NIST
- normala
- i synnerhet
- nu
- of
- sänkt
- on
- gång
- endast
- optimera
- optimal
- or
- Övriga
- förpackade
- förpackning
- utfört
- fas
- Fysik
- Fysikvärlden
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- spelar
- del
- process
- producera
- skydda
- Protein
- pussel
- snabbt
- frigöra
- replikerar
- forskning
- forskare
- Upplösning
- respons
- Resultat
- avslöjar
- Roll
- s
- säga
- säger
- vetenskapsmän
- hemligheter
- Serier
- Forma
- Shell
- show
- signifikant
- eftersom
- enda
- So
- något
- standarder
- Steg
- stark
- strukturell
- struktur
- Läsa på
- Studerar
- plötslig
- överleva
- Sverige
- Växla
- Ta
- grupp
- Tekniken
- tekniker
- Teknologi
- berättar
- än
- den där
- Smakämnen
- Framtiden
- deras
- Dem
- sedan
- Där.
- därför
- Dessa
- de
- detta
- de
- fastän?
- Genom
- miniatyr
- tid
- gånger
- till
- verktyg
- övergång
- utlösa
- sann
- SVÄNG
- två
- typiskt
- avtäckt
- genomgår
- förståelse
- universitet
- utan motstycke
- us
- användning
- Begagnade
- med hjälp av
- vanligen
- mycket
- virala
- virus
- virus
- Sätt..
- we
- när
- som
- VEM
- kommer
- med
- inom
- utan
- Arbete
- världen
- zephyrnet