Чтобы проникнуть сквозь оболочку бактериальной клетки, вирусы используют белковую «иглу» с острейшим кончиком из одного-единственного атома железа.
Иглы вирусов: Железный кончик
«Банда» бактериофагов Р1 набрасывается на клеточную мембрану бактерий E. coli. Вверху – снимок электронного микроскопа, внизу – трехмерное моделирование процесса

Описывая заражение бактерии типичным бактериофагом, даже школьный учебник прибегает к аналогии со шприцом: укрепившись на поверхности клетки, вирус «впрыскивает» внутрь свой генетический материал. Однако каждый шприц нуждается в прочной игле. Что же представляет собой эта игла у вируса? Специалисты уже давно понимали, что это — определенный белок со структурой полого цилиндра. Детальное исследование этой иглы открыло немало интересного о ее устройстве и работе.

В самом деле, первые шаги проникновения вируса в бактериальную клетку представляет собой особенный интерес. «Мы понимали, что должен существовать специальный белок, который осуществляет это проникновение сквозь внешнюю оболочку бактерии. Но мы и представить не могли, что представляет собой самый кончик этой структуры, атакующий мембрану», — говорит работающий в Швейцарии биофизик Петр Лейман, под руководством которого и было проведено исследование.

Объектом работы стали бактериофаги Р2 и Φ92, поражающие таких распространенных бактерий, как Salmonella и Escherichia coli. Ученые исходили из того факта, что геномы обоих этих вирусов должны содержать инструкции, по которым происходит синтез их «игл». Сравнив их, авторы обнаружили сходные участки, после чего синтезировали белки, кодируемые этими участками. Чистые препараты белка были кристаллизованы, после чего подверглись рентгеноструктурному анализу для определения точной структуры этих белков.

Казалось бы, этого должно быть достаточно для того, чтобы выяснить, какой именно белок выполняет роль «иглы», выглядит как «игла» и работает подходящим образом. Однако вопрос оказался сложнее: кончик «иглы» в структуре выглядел совершенно не так, как можно было бы ожидать. Пришлось работать лишь с тем участком гена, который отвечает за синтез именно этого кончика. Тем же путем авторы получили лишь небольшую концевую часть белка-«иглы», и только тогда определили ее структуру.

Оказалось, что самый кончик «иглы» вируса стабилизирован единственным атомом железа, соединенным с шестью аминокислотными остатками гистидина. Кончик этой острейшей иглы имеет диаметр порядка 10 ангстрем и идеально подходящий для проникновения сквозь оболочку бактериальной клетки.

По публикации ScienceNOW