Цитомегаловирус человека: секреты упаковки

Реконструкция поперечного сечения вириона цитомегаловируса человека (вверху) с разрешением в 15 Å. Справа, крупно — расположение двухцепочечной ДНК вируса (дцДНК) внутри каналов белка

Исследователи из группы Хуна Чжоу в Калифорнийском университете (Лос-­Анджелес) использовали криоэлектронную микроскопию для изучения капсида самого большого представителя семейства вирусов герпеса — цитомегаловируса человека, он же HCMV, от Human cytomegalovirus, или герпесвирус человека тип 5 («Science», 2017, 356, 6345, eaam6892; DOI: 10.1126/science.aam6892). Он опасен для людей со слабым и несформировавшимся иммунитетом, а также может вызывать врожденные аномалии развития или осложнения при пересадке донорских органов.

Цитомегаловирус огромен — его капсид диаметром 1300 Å состоит примерно из 4000 молекул белков. Но и геном у него самый большой среди герпесвирусов: 235 000 нуклеотидов, при этом капсид, в который геном упакован, не намного больше, чем у других. Как показывают расчеты, ДНК вируса должна оказывать на оболочку капсида давление в десятки атмосфер.

Электронная микроскопия в различных модификациях позволила многое узнать о строении агрегатов из макромолекул, к которым относятся и вирусы. Однако до недавнего времени использовать ее для изучения строения вирусов герпеса не представлялось возможным из-за их больших размеров и склонности разрушаться в процессе исследования.

Получить изображение капсида цитомегаловируса с разрешением в 3,9 Å исследователям из Лос-Анджелеса удалось благодаря двум приемам. Во-первых, они проводили исследования при температуре –197^оС, в полном смысле этого слова замораживая надмолекулярную структуру, образованную четырьмя тысячами молекул белков. Во-вторых, они не стремились сразу получить изображение всей оболочки вируса, а действовали примерно так же, как составители географических карт, — определяли строение небольшого участка капсида и участков, перекрывающихся с ним, затем комбинировали их в единую картину. Это было непросто — всего ученые получили и обработали 39 600 изображений. Выяснилась в том числе особенность, которую авторы считают специфической для цитомегаловируса человека: его ДНК заходит изнутри в каналы капсида, образуя петли. Предполагается, что столь подробная структурная информация поможет в разработке препаратов против этого и других герпесвирусов.