Вирусы – неуловимые враги, постоянно эволюционирующие и изобретая новые белки, которые служат им ключами для проникновения в клетки хозяина. Эта стремительная адаптация ставит исследователей перед непрерывной задачей: понять механизмы действия этих белков и их роль в заразительности вирусов – знания, критически важные для разработки новых противовирусных стратегий.
3D-моделирование: ключ к дешифровке вирусных кодов
Теперь команда ученых из Института Гладстона и Инновационного института геномики, возглавляемая доктором философии Дженнифер Дудны, применила мощный вычислительный инструмент – платформу AlphaFold – для предсказания трехмерной структуры почти 70 000 вирусных белков. Это беспрецедентное исследование, опубликованное в журнале Nature, открывает новую эру в понимании вирусной биологии.
Переосмысление подхода к изучению белков
Traдиционно исследователи полагались на поиск схожести аминокислотных последовательностей белков для определения их функций. Однако вирусы, из-за своей стремительной эволюции, часто не имеют явных аналогов среди известных белков. В этом случае команда Дудны обратила внимание на структуру как на ключевой фактор.
Как строители используют разные блоки для создания похожих конструкций, так и белки с различными последовательностями могут иметь общую трехмерную форму и выполнять сходные функции.
«Мы рассматривали сходство форм белков как перспективный путь для определения функций вирусных белков – – говорит Джейсон Номбург, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Дудны в Гладстоне и первый автор исследования. – Мы задались вопросом: что мы можем узнать о белковых структурах, упуская при этом анализ последовательностей?
Неожиданные связи и древние механизмы
Используя AlphaFold, исследователи предсказали форму 67 715 белков из почти 4500 видов вирусов, поражающих эукариот (организмы, включая человека). Затем они сравнили эти структуры с известными белками других вирусов и невирусных белков эукариот. Результаты оказались поразительными:
- 38% недавно предсказанных структур совпали с уже изученными белками, открывая важные связи между ними.
- Некоторые вирусные белки удивительно похожи на невирусные белки млекопитающих, участвующие в транспортировке генетического материала (ДНК и РНК) через клеточные мембраны. Это открытие указывает на новую функцию этих белков – роль переносчиков.
- Исследование выявило общий механизм обхода иммунитета хозяина у вирусов, поражающих как животных, так и бактерии (фаги). Этот древний механизм, сохранившийся на протяжении эволюции, может быть ключом к пониманию взаимосвязи врожденного иммунитета разных организмов.
Платформа для будущих открытий
Команда Дудны опубликовала 70 000 предсказанных структур вирусных белков и свои аналитические данные, предоставляя исследователям по всему миру мощный инструмент для дальнейших исследований. Это открытый доступ к знаниям позволит глубже изучать связи между белками, расширяя наше понимание взаимодействия вирусов с их хозяевами.
Эти открытия не только углубляют наши познания о вирусной биологии, но и открывают новые горизонты для разработки более эффективных противовирусных стратегий. Понимание древних механизмов обхода иммунитета и новых функций вирусных белков – это важные шаги на пути к созданию более совершенных методов защиты от этих неуловимых врагов.
