Норовирус человека является основной причиной острого гастроэнтерита во всем мире. По оценкам, им заражаются 600–700 миллионов человек в год. Несмотря на его огромное влияние на общественное здравоохранение, эффективных противовирусных препаратов в настоящее время не существует. Для выяснения механизма заражения и разработки эффективных методов лечения необходимо детальное понимание трехмерной структуры вируса.
Однако исследования норовируса человека затруднены из-за невозможности эффективно размножать вирус в культивируемых клетках, что замедляет получение достаточного количества инфекционных частиц для структурных исследований. Исследования мышиного норовируса, который легко размножается в клеточной культуре, показали, что его капсид претерпевает конформационные изменения в зависимости от условий окружающей среды. Неизвестно, обладает ли норовирус человека такой же структурной динамикой.
Чтобы ответить на этот вопрос, исследовательская группа из Японии успешно синтезировала вирусоподобные частицы (ВПЧ) штамма норовируса человека GII.3, который был причиной неоднократных региональных вспышек, и определила их структуру с помощью современной криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ). Структурный анализ показал, что один и тот же препарат ВПЧ содержит два различных конформационных состояния, которые называются состояниями покоя и подъема и различаются расположением выступающего (P) домена (рис. 1).
Дальнейший анализ показал, что (1) в состоянии покоя домен P расположен близко к нижележащему домену оболочки (S) и образует разветвленную сеть взаимодействия, опосредованную в первую очередь дистальным поддоменом P2. (2) В состоянии подъема домен P поднимается примерно на 1 нм и поворачивается на 55°, что сопровождается реорганизацией сети взаимодействия в поддомен P1 (рис. 2). Кроме того, домен P в состоянии нарастания проявляет существенно большую структурную гибкость, чем в состоянии покоя.
Эти результаты, опубликованные в журнале International Journal of Molecular Sciences, являются первым доказательством того, что капсид норовируса человека, как и капсид норовируса мыши, представляет собой не жёсткую оболочку, а динамическую молекулярную структуру, способную принимать различные конформации в зависимости от окружающей среды. Поскольку P-домен содержит как рецептор-связывающие участки, так и основные эпитопы антител, конформационные изменения могут играть важную роль в регуляции инфекционности вируса, распознавании рецепторов и уклонении от иммунного ответа.
В дальнейшем исследователями будут изучены факторы окружающей среды, такие как pH, ионы металлов и физиологические кислоты, которые вызывают эти структурные переходы, а также определено, происходят ли в инфекционных вирионах те же конформационные изменения, что и в мышином норовирусе. Также будут изучены возможности разработки антител или низкомолекулярных соединений, способных стабилизировать или подавлять эти переходы. Ожидается, что такие исследования заложат основу для разработки вакцин нового поколения и противовирусных методов лечения норовируса человека.
[Фото: Kazuyoshi Murata / National Institutes of Natural Sciences]
