«Исследователи думали, что портальный белок действует как инертный проход для ДНК», — говорит старший автор Джино Чинголани, доктор философии.D., Профессор кафедры биохимии и молекулярной биологии Университета Томаса Джефферсона и научный сотрудник Онкологического центра Сидни Киммела. «Мы показали, что портал больше похож на датчик, который по сути помогает измерить соответствующую длину ДНК для каждой частицы капсида, обеспечивая точное производство новых вирусных частиц."
Это открытие решает давнюю загадку в этой области и раскрывает потенциальную лекарственную мишень для одного из наиболее распространенных вирусных патогенов человека, герпесвирусов, вызывающих такие заболевания, как ветряная оспа, мононуклеоз, лимфомы и саркома Капоши.
Доктор. Чинголани и его коллеги начали свою работу 18 лет назад, охарактеризовав структуру портального белка с помощью рентгеновской кристаллографии из P22, вируса, инфицирующего бактерии, который имеет почти идентичный портальный белок, что и герпесвирусы, заражающие человека. В статье, опубликованной в 2011 году, группа показала, что портальный белок выглядел как идеальный пончик на пьедестале с 12-кратной вращательной симметрией. Однако, как это ни парадоксально, белок не очень хорошо связывался с ДНК, что должно было быть важной способностью, думали исследователи.
«Мы пришли к выводу, что портальный белок, который мы изучали более десяти лет, должен быть конечной стадией или зрелой версией более пластичной и динамичной молекулярной машины», — говорит д-р. Чинголани. "И что он должен также принять другие конформации, более ранние в сборке вируса, которые обладают способностью связывать как ДНК, так и другие моторные белки или терминазы."
Белки могут изменять структуру и, следовательно, свою функцию и биохимическую активность много раз, прежде чем они достигнут своего окончательного зрелого состояния. Хотя эти промежуточные состояния нестабильны и иногда существуют в течение крошечных долей секунды, они также могут иметь важные функции.
В данной статье доктор. Чинголани и его коллеги описывают свой успех в идентификации и характеристике незрелого состояния портального белка, трехмерную структуру которого они определили вплоть до атомного уровня. В отличие от зрелого белка последней стадии, который был глубоко симметричным, эта незрелая конформация портального белка удивительно асимметрична и обладает способностью прочно связываться как с двигателем, так и с самой ДНК.
«Мы думаем, что ДНК связывается с незрелым портальным белком и обвивается вокруг него, как питон, поскольку она проникает в вирусный капсид с помощью моторного белка. Эта мертвая хватка ДНК приводит к тому, что портальный белок начинает трансформироваться в свое окончательное симметричное состояние, которое из-за его слабого связывания в конечном итоге высвобождает и ДНК, и мотор, отсекая загрузку ДНК на соответствующей длине », — говорит доктор. Чинголани. "Это совершенно новый механизм распознавания ДНК.
Это конформационное изменение от асимметричного к симметричному, что совершенно неожиданно, но имеет смысл."
Кроме того, портальный белок уникален для вирусов, что делает его — во всех его различных формах — потенциально хорошей мишенью для лекарств.
Поскольку некоторые герпесвирусы инфицируют и бездействуют в клетках человека до тех пор, пока они не пробуждаются от стресса, разработка терапии, которая может влиять на производство вирусов на разных уровнях, может оказаться полезной терапевтической стратегией.
«Нам потребовалось 18 лет, чтобы понять, что портальный белок функционирует в двух состояниях, которые включают и выключают упаковку вирусной ДНК, изменяя ее структуру. В 18 лет мне кажется, что эта история достигла совершеннолетия вместе с исследованиями », — говорит д-р.
Чинголани.