Лихорадка, ломота в теле и насморк — с приходом зимы возвращается и грипп. Заболевание вызывают вирусы гриппа, которые попадают в наш организм воздушно-капельным путём и затем заражают 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.
Исследователи под руководством Йохея Ямаути, профессора молекулярной медицины в Швейцарской высшей технической школе Цюриха, были удивлены одним фактом: клетки не являются пассивными и не позволяют вирусу гриппа просто проникнуть в себя. Напротив, они активно пытаются его захватить. «Инфицирование клеток организма похоже на танец вируса и клетки», — говорит Ямаути.
Конечно, наши клетки не получают никаких преимуществ от вирусной инфекции или активного участия в этом процессе. Динамическое взаимодействие происходит потому, что вирусы используют повседневный механизм поглощения клетками питательных веществ, который необходим для их жизнедеятельности. В частности, этот механизм служит для доставки в клетки жизненно важных веществ, таких как гормоны, холестерин или железо.
Как и эти вещества, вирусы гриппа должны прикрепляться к молекулам на поверхности клетки. Этот процесс похож на скольжение по поверхности клетки: вирус сканирует поверхность, прикрепляясь то тут, то там, пока не найдёт идеальную точку входа — место, где много рецепторных молекул, расположенных близко друг к другу, что обеспечивает эффективное проникновение в клетку.
Как только рецепторы клетки обнаруживают, что вирус прикрепился к мембране, в этом месте образуется углубление или карман. Это углубление формируется и стабилизируется с помощью структурного белка, известного как клатрин. По мере роста карман охватывает вирус, образуя везикулу. Клетка переносит везикулу внутрь, где оболочка везикулы растворяется и высвобождает вирус.
В предыдущих исследованиях, посвящённых этому процессу, использовались другие методы микроскопии, в том числе электронная микроскопия. Поскольку эти методы предполагали разрушение клеток, они могли дать только моментальный снимок. Другой метод — флуоресцентная микроскопия — обеспечивает низкое пространственное разрешение.
Новый способ, сочетающий в себе атомно-силовую и флуоресцентную микроскопию, известен как двойная конфокальная и АСМ-микроскопия вируса. Благодаря этому методу теперь можно отслеживать подробную динамику проникновения вируса в клетку.
Таким образом, исследователи смогли доказать, что клетка способствует поглощению вируса на разных уровнях. Она привлекает функционально важные белки клатрины к месту, где находится вирус. Поверхность клетки также активно захватывает вирус, выпуская его в нужном месте. Эти волнообразные движения мембраны усиливаются, если вирус снова отдаляется от поверхности клетки.
Таким образом, новая методика позволяет получить ключевую информацию для разработки противовирусных препаратов. Например, она подходит для тестирования эффективности потенциальных лекарств в клеточной культуре в режиме реального времени. Авторы исследования, опубликованного в журнале PNAS, подчёркивают, что эту методику можно использовать для изучения поведения других вирусов или вакцин.
[Фото: Emma Hyde / ETH Zurich]
