Скрытая асимметрия помогла вирусам прицельно стрелять геномом в клетку

Большинство простых вирусов построены по принципу икосаэдра — геометрической фигуры, напоминающей футбольный мяч. Такая форма обеспечивает максимальную прочность при минимуме затрат, но создает инженерный парадокс. У идеального шара нет «переда» и «зада», поэтому было неясно, как вирус «понимает», через какую именно точку нужно выпустить свою РНК при входе в клетку.

Если у бактериофагов для этого есть специальный хвост-шприц, то у вирусов растений и животных видимых приспособлений нет. Ученые предполагали, что внутри должен быть скрытый механизм наведения, но разглядеть его мешала плотная упаковка генома.

Авторы исследования, опубликованного в журнале Science Advances, работали с вирусом морщинистости репы (TCV). Вместо того чтобы снимать вирус в покое, они сымитировали условия внутри зараженной клетки, изменив кислотность среды. Это заставило вирусную частицу «распухнуть» и начать подготовку к выбросу РНК. Комбинация криоэлектронной микроскопии и масс-спектрометрии позволила создать детальную карту этого переходного состояния.

В структуре оболочки, состоящей из 180 одинаковых белков, обнаружилась одна критическая аномалия. Два белка были намертво сцеплены уникальной ковалентной изопептидной связью, образуя так называемый димер p80. Этот химический узел работает как смещенный центр тяжести в шулерской игральной кости (loaded die): он притягивает и удерживает вирусную РНК, создавая внутри капсида неравномерное распределение давления.

Когда вирус проникает в организм хозяина и теряет ионы кальция, его оболочка расширяется, как взведенная пружина. Обычные слабые связи между белками разрываются, но уникальный изопептидный «якорь» держит свою часть генома крепко. Это создает направляющую силу, которая выталкивает РНК наружу через строго определенное отверстие, доставляя генетический код прямо к рибосомам клетки для начала инфекции.

Результаты показали, что сферические вирусы — это не просто симметричные контейнеры, а сложные асимметричные машины с запрограммированным сценарием разборки. Понимание того, где именно находится «чека» вирусной гранаты, может помочь в создании наноконтейнеров для лекарств, которые будут высвобождать содержимое прицельно, а не случайно.

Авторы также считают, что их результаты будут полезны для разработки препаратов против вирусов, имеющих икосаэдрическую форму, например вируса полиомиелита и энтеровирусов.