好熱性ウイルスは、大きなゲノムの密なパッケージングの秘密を解明するのに役立ちます

ビデオ: 好熱性ウイルスは、大きなゲノムの密なパッケージングの秘密を解明するのに役立ちます

ビデオ: 「下水中ウイルスのゲノム解析から見える変異株の感染流行実態」井元清哉 2022, 12月
好熱性ウイルスは、大きなゲノムの密なパッケージングの秘密を解明するのに役立ちます
好熱性ウイルスは、大きなゲノムの密なパッケージングの秘密を解明するのに役立ちます
Anonim
Image
Image

P23-45ファージウイルス粒子の顕微鏡写真(左)とその3次元モデル(中央)

英国、ロシア、米国の生物学者は、カムチャッカの温泉からの極限環境微生物に寄生するバクテリオファージウイルスの頭部にあるDNAの超高密度パッキングをinvitroで再現しました。科学者たちは、低温電子顕微鏡を使用して、ウイルスのDNAを含むタンパク質カプセルの異常な構造を特定し、そのような構造によって大きなウイルスゲノムをキャプシドに高速で非常に密に詰め込む方法を説明しました。 DNAシーケンシング技術の改善に役立つ可能性のあるこの発見は、全米科学アカデミーの議事録に掲載されています。

バクテリオファージ(細菌に感染するウイルス)は、尾と頭で構成され、二本鎖DNAであるウイルスゲノムが詰め込まれています。 DNA分子は非常に密に詰まっており、感染中にタンパク質の殻から細胞に「飛び出し」ます。複製ステップの後、DNAはキャプシドと呼ばれるウイルス粒子の前駆体であるタンパク質カプセルにパッケージバックする必要があります。このプロセスは、エネルギーを消費して細胞内で行われますが、空のキャプシド、DNA、パッケージングを実行する酵素、およびATP分子の形のエネルギー源を試験管内で混合すると、invitroで再現することもできます。パッケージングプロセスの研究は、たとえば、細胞への遺伝子の効率的な送達やDNA配列決定など、いくつかのバイオテクノロジーアプリケーションの開発に役立つ可能性があります。

新しい研究では、研究者らは、好熱性細菌サーマス・サーモフィラスに寄生するバクテリオファージP23-45のキャプシドの構造を研究しました。これらのバクテリアは、カムチャツカの温泉に摂氏70度前後の温度で生息しています。これは、バクテリオファージのタンパク質コートの安定性が向上している必要があることを意味します。さらに、P23-45は、そのゲノムが関連するウイルスのゲノムの2倍の大きさであり、キャプシド構造の同様の原理を持っているという点で興味深いものです。

そのような大きなゲノムをパッケージ化することを可能にするキャプシドの構造的特徴を理解するために、科学者は低温電子顕微鏡を使用して高解像度でシェルの構造を決定しました。ファージP23-45のキャプシドは、異常なタンパク質格子によって区別されることが判明しました。これにより、その組み立てに必要なサブユニットの種類の数を増やすことなく粒子サイズを増やすことができ、したがって容量を増やすことができます。さらに、この研究の著者は、キャプシドの入り口に位置し、DNAのパッケージングを助ける「ゲートキーパー」タンパク質の構造を分析しました。キャプシド内のDNAの充填密度は、物質の結晶の密度に近づくことに注意してください。

「この構造は、膜の細孔を通して単一分子を引っ張ることに基づくDNA読み取り技術の改善に役立ちます」と、プロジェクトリーダーの1人であり、Rutgerts Institute of Microbiology(USA)およびSkolkovo Institute of Scienceandの教授であるKonstantinSeverinovは説明します。テクノロジー。さらに、ウイルスパッケージング装置の構造を詳細に理解することは、DNAと他の物質の両方の分子を細胞に送達するための技術の開発に役立つ可能性があります。

低温電子顕微鏡法は、X線回折分析など、分子の構造を決定するための従来の方法にますます取って代わっています。 2017年にこの顕微鏡の原理が発展したことで、ノーベル化学賞が授与されました。これについては、資料「ShadowsinIce」で読むことができます。

トピックによって人気があります

人気の投稿