Scienty

Фото: img.freepik.com

С наступлением зимы, такие симптомы, как лихорадка, мышечные боли и насморк, указывают на возвращение гриппа. Вирусы гриппа, вызывающие это заболевание, проникают в организм через воздушно-капельные пути и поражают клетки. Исследователи из Швейцарии и Японии изучили этот вирус в мельчайших подробностях. С помощью разработанной ими методики микроскопии учёные могут приблизить изображение поверхности человеческих клеток в чашке Петри. Впервые это позволило в режиме реального времени и с высоким разрешением наблюдать, как вирусы гриппа проникают в живую клетку.

Ученые во главе с Йохеем Ямаути, профессором молекулярной медицины из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, сделали неожиданное открытие: клетки не бездействуют и не позволяют вирусу гриппа свободно проникать внутрь. Напротив, они активно сопротивляются и пытаются его нейтрализовать. «Процесс заражения клеток организма напоминает взаимодействие вируса и клетки, своего рода танец», – отмечает Ямаути.

Нашим клеткам не приносит никакой пользы вирусная инфекция, и они не вовлечены в этот процесс. Взаимодействие происходит из-за того, что вирусы используют обычный механизм, посредством которого клетки поглощают питательные вещества, что необходимо для их функционирования. Этот механизм, в частности, предназначен для доставки в клетки важных веществ, таких как гормоны, холестерин или железо.

Подобно другим соединениям, вирусы гриппа нуждаются в прикреплении к молекулам на клеточной поверхности. Этот механизм напоминает сканирование: вирус исследует поверхность, осуществляя временные контакты, пока не обнаружит оптимальное место для проникновения – область с плотным расположением рецепторных молекул, что обеспечивает эффективное попадание внутрь клетки.

После того, как рецепторы клетки фиксируют присоединение вируса к мембране, в этой области формируется выемка или углубление. Данная структура создается и поддерживается стабильностью благодаря структурному белку, который называется клатрин. Углубление расширяется, охватывая вирус и формируя везикулу. Затем клетка транспортирует везикулу внутрь, где её оболочка разрушается, освобождая вирус.

В предыдущих работах, изучавших данный процесс, применялись иные методы микроскопии, в частности, электронную микроскопию. Поскольку эти методы требовали разрушения клеток, они позволяли получить лишь мгновенную картину. Альтернативный метод, флуоресцентная микроскопия, характеризуется недостаточным пространственным разрешением.

Разработан новый метод, объединяющий атомно-силовую и флуоресцентную микроскопию, получивший название двойная конфокальная и АСМ-микроскопия вируса. С его помощью появилась возможность наблюдать за детальными изменениями, происходящими во время проникновения вируса в клетку.

В результате проведенных исследований было установлено, что данная клетка играет роль в захвате вируса на нескольких этапах. Она притягивает ключевые белки клатрина к области, где присутствует вирус. Кроме того, клеточная мембрана активно участвует в поглощении вируса и его последующем высвобождении в определенной локации. Данные колебательные движения мембраны становятся более интенсивными, когда вирус удаляется от поверхности клетки.

Благодаря новой методике стало возможным извлекать важные сведения, необходимые для создания противовирусных лекарственных средств. В частности, она может быть использована для оценки действенности потенциальных препаратов непосредственно в клеточных культурах, в режиме реального времени. Авторы исследования, опубликованного в журнале PNAS, указывают на возможность применения данной методики для исследования поведения других вирусов или вакцин.

[Фото: Emma Hyde / ETH Zurich]