Την περασμένη εβδομάδα, οι επιστήμονες απέδειξαν ότι τα ηλεκτρόνια είναι στρογγυλά - μια ανακάλυψη που έριξε τους φυσικούς σε μια σφήνα. Τώρα, άλλοι επιστήμονες θα μπορούσαν εξίσου να φοβηθούν να ακούσουν ότι το αντίθετο ισχύει για ένα άλλο θέμα με αμφισβητήσιμη στρογγυλή σφαίρα: σφαιρικούς ιούς. Αποδεικνύει ότι δεν είναι τόσο στρογγυλά όσο σκέφτηκαν όλοι, μια νέα μελέτη βρίσκει.
Αν ανατρέψουμε τα συναισθήματα των απογοητευμένων λάτρεις της σφαίρας, τα ευρήματα θα μπορούσαν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στον τομέα της ιολογίας: Θα μπορούσαν να επηρεάσουν τον τρόπο με τον οποίο ιών μελετώνται και μπορεί να επηρεάσουν τις στρατηγικές που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία των ιογενών ασθενειών, σύμφωνα με τη μελέτη.
Ορισμένοι τύποι ιών είναι icosahedral, ή 20-όψεων. Από τη δεκαετία του 1950, οι ιοί αυτοί θεωρούνταν συμμετρικές σφαίρες, με 20 τριγωνικές όψεις που κατανέμονται εξίσου ομόκεντρα πάνω στις επιφάνειές τους.
Η μακρόχρονη γεωμετρία αυτών των ιών διαμορφώθηκε από την αντίληψη των επιστημόνων σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο αντιγράφονται οι πρωτεΐνες, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι ιοί έχουν κατασκευαστεί από πολλά πανομοιότυπα αντίγραφα της ίδιας πρωτεϊνικής δομής, δήλωσε ο Michael Rossmann, καθηγητής στο Τμήμα Βιολογικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο Purdue της Ιντιάνα. Επομένως, όλα αυτά τα πανομοιότυπα αντίγραφα θα συνυπάρξουν για να σχηματίσουν ένα συμμετρικό σχήμα.
Πράγματι, η εξέταση των σφαιρικών ιών κάτω από το μικροσκόπιο από τη δεκαετία του 1950 ενίσχυσε την έννοια της συμμετρίας τους. Αποδείχθηκε, ωστόσο, ότι οι επιστήμονες δεν βλέπουν ολόκληρη την εικόνα.
Έτσι, ήταν μια μεγάλη έκπληξη όταν ο Rossmann και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν ότι οι φλαβοϊοί - ένα γένος που περιλαμβάνει το Zika και το δάγκειο - ήταν ασυμμετρικοί, εξήγησε.
"Επειδή για πολλές δεκαετίες όλες οι μελέτες για τους ιούς έχουν πάρει συμμετρία, δεν είχαμε εξετάσει τους ιούς με επαρκή φροντίδα. Κάναμε υποθέσεις που υπερισχύουν αυτών των παραλλαγών", δήλωσε ο Rossmann στην Live Science.
Μια ανώμαλη επιφάνεια
Στη νέα μελέτη, που δημοσιεύτηκε online στις 22 Οκτωβρίου στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences, ο Rossmann και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν κρυο-ηλεκτρονική μικροσκοπία ή cryo-EM για τη δημιουργία τρισδιάστατων μοντέλων υψηλής ανάλυσης ενός φλαβοϊού. Με την ψύξη των δειγμάτων σε ακραίες θερμοκρασίες, το cryo-EM αποκαλύπτει λεπτομέρειες για τους ιούς στο ατομικό επίπεδο.
Επειδή οι σφαιρικοί ιοί θεωρούνταν τέλειες σφαίρες, αυτή η προσέγγιση τυπικά ολοκληρώθηκε με μια τεχνική επεξεργασίας γνωστή ως απαίτηση συμμετρίας, η οποία δημιούργησε ένα συμμετρικό μοντέλο από τα δεδομένα, ανέφεραν οι επιστήμονες.
Για τη νέα μελέτη, οι ερευνητές παρέλειψαν αυτό το τελευταίο βήμα. Κοίταξαν τους ανώριμους και ώριμους ιούς Kunjin (έναν υπότυπο του ιού του Δυτικού Νείλου) και με τις δύο μορφές βρήκαν προσκρούσεις που είχαν κολλήσει στη μία πλευρά του ιού. Με άλλα λόγια, αντίθεση συμμετρία.
Αυτές οι ανωμαλίες διαμορφώνονται όταν ένας νέος ιός μπουμπούκια από άλλο ιό μέσα σε κύτταρο ξενιστή, σύμφωνα με τη μελέτη. Δεδομένου ότι οι πρωτεΐνες στην εξωτερική μεμβράνη του νέου ιού διασκορπίζουν το άνοιγμα, σχηματίζουν ένα σχήμα που δεν είναι τόσο τέλειο όσο οι άλλες πτυχές της επιφάνειας του ιού, δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Richard Kuhn, επίσης καθηγητής στο Τμήμα Βιολογικών Επιστήμες.
"Ο λαιμός αυτού του εκκολαπτόμενου σωματιδίου γίνεται πολύ στενός καθώς αποκόπτεται και το γύρω από το κέλυφος αρχίζει να χτυπά το ένα το άλλο", ανέφερε ο Kuhn σε μια δήλωση. «Νομίζουμε ότι δεν μπορούν να αρπάξουν το σωστό αριθμό πρωτεϊνών για να κάνουν ένα εικοσαέδρον και το αποτέλεσμα είναι ένα σωματίδιο που έχει παραμόρφωση στη μία πλευρά».
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν επίσης ότι οι ανώριμοι ιοί είχαν ακανόνιστα τοποθετημένα νουκλεοκαψίδια ή δομές πυρήνα. Σε νεαρούς ιούς, ο πυρήνας βρισκόταν πιο κοντά στη μία πλευρά του εξωτερικού κελύφους, αν και επανατοποθετήθηκε στο κέντρο από τη στιγμή που ο ιός ωρίμασε, οι ερευνητές έγραψαν στη μελέτη.
Αυτές οι νεαρές παρατυπίες πιθανόν να προσφέρουν πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο οι νέοι ιοί συγκεντρώνονται καθώς αναπτύσσονται σε μολυσμένο κύτταρο και η αποκάλυψη αυτών των χαρακτηριστικών και του τρόπου λειτουργίας τους θα μπορούσε να προσφέρει στους ερευνητές νέους στόχους για αντιιικές θεραπείες, δήλωσε ο Rossmann.
"Οποιεσδήποτε αντιιικές εργασίες παρεμβαίνουν στην κανονική πορεία του κύκλου ζωής του ιού - ένας τρόπος να παρεμβαίνει σε αυτό είναι να σταματήσει η αρχική συναρμολόγηση του ιού", είπε.
