donmigel_62: (кот - учёный)

Некоторые болезнетворные вирусы прячутся от иммунитета хозяина с помощью структуры «стебель-петля»


Учёные открыли систему защиты, выявляемую у некоторых вирусов, которую можно использовать для борьбы с ними. Они изучили альфавирусы, подобные на вирус восточного лошадиного энцефалита (выделен на фото красным цветом). Данный вирус передаётся человеку и лошадям при укусах комаров. (кликните картинку для увеличения)Учёные открыли систему защиты, выявляемую у некоторых вирусов, которую можно использовать для борьбы с ними. Они изучили альфавирусы, подобные на вирус восточного лошадиного энцефалита (выделен на фото красным цветом). Данный вирус передаётся человеку и лошадям при укусах комаров.
(с) Fred Murphy, Sylvia Whitfield/CDC

Учёные выявили способ, с помощью которого некоторые вирусы уходят от активности иммунной системы организма-хозяина, направленной на противостояние инфекции. Результаты проведённого исследования могут лечь в основу создания новых средств борьбы с вирусными инфекциями.

Известно, что вирусы умеют обманывать иммунную систему, ускользая от её работы. Они имитируют молекулярные маркеры, которые не позволяют клетке распознать инфекцию.

Сотрудники медицинского факультета Вашингтонского университета (Сент-Луис) выяснили, что некоторые вирусы обладают другим механизмом защиты от иммунной системы хозяина. Они могут блокировать работу белка иммунной системы, который проверяет специфические молекулярные маркеры. Блокирующая структура называется «стебель-петля». Она обнаруживается в начальной части генетического материала вируса. Впервые учёным удалось обнаружить механизм противостояния иммунной системе, основанный на непосредственном использовании генетического материала. Сейчас они ищут способы подавления работы данного механизма, а так же похожие механизмы у других болезнетворных микроорганизмов, которые могут быть построены на прямом использовании генетического материала.



«Когда «стебель-петля» находится в нужном месте и является стабильной, она блокирует работу белка иммунной системы хозяина, который в противном случае связался бы с вирусом и остановил бы инфекционный процесс. Мы выяснили, что изменение одной буквы генетического кода вируса устраняет защитный эффект структуры «стебель-петля» и делает вирус распознаваемым через белок иммунной системы хозяина. Мы надеемся найти способны дестабилизации структуры «стебель-петля», применяя лекарства и другие лечебные средства, восстановления естественных способностей клеток, направленных на борьбу с вирусной инфекцией, и остановки или замедления развития некоторых вирусных инфекций» — говорит Майкл Даймонд (Michael Diamond, один из авторов исследования, специалист в области медицины).

Практически у всех живых организмах наследственная информация зашифрована в ДНК. Чтобы использовать информацию, записанную в ДНК, клетки должны переписать её в форме другой нуклеиновой кислоты — РНК. Данная РНК может быть прочитана клеточной белоксинтезирующей машиной.

Генетическая информация некоторых вирусов закодирована прямо в РНК. К числу таких вирусов относят вирус Западного Нила, вирус гриппа, вирусы, вызывающие тяжёлый острый респираторный синдром, жёлтую лихорадку и полиомиелит.

Когда вирус инфицирует клетку, то вклинивается в работу белоксинтезирующей машины, обеспечивая синтез вирусных белков. Данные белки отвечают за репликацию вируса. Образовавшиеся в результате репликации вирусные частицы могут выходить из клеток, уничтожая их, заражать здоровые клетки. Так происходит распространение инфекции по организму.

Авторы проведённого исследования изучили альфавирусы — группу РНК-содержащих вирусов, вызывающих лихорадку, энцефалит и инфекционный артрит. Они показали, что изменение одной буквы в РНК альфавирусов придавало стабильность структуре «стебель-петля». Когда она была стабильной белок иммунной системы под названием lfit1 не мог связаться с вирусной РНК и инфекция продолжала беспрепятственно распространяться. Но, когда «стебель-петля» была нестабильной, lfit1 мог связываться с вирусной РНК, запрещая распространение инфекции.

http://news.wustl.edu/news/Pages/26430.aspx
http://www.sciencedaily.com/releases/2014/01/140130141221.htm
donmigel_62: (кот - учёный)
Оригинал взят у [livejournal.com profile] vadim_proskurin в Visual Science
Есть в Москве компания Visual Science, которая рисует красивые изображения и трехмерные модели всяких научных объектов. В конце 2010 года они прославились моделью ВИЧ, попавшей на обложку специального выпуска журнала Nature. А теперь у них на сайте целая куча красивых картинок.

В этом посте все картинки кликабельны, ссылки ведут на трехмерные модели либо картинки большего размера.

Еще три старые работы )

Вирус гриппа:



Утверждается, что на всех картинках и моделях объекты воссозданы с точностью чуть ли не до атома. Только цвета везде, разумеется, неестественные.
donmigel_62: (кот - учёный)

Новый подход: грипп можно сделать безобидным

Новый подход: грипп можно сделать безобидным

Возможно, уже в ближайшие годы появится лекарственный препарат, который не борется с вирусом гриппа, а делает человеческий организм более устойчивым к инфекции. Этот новый подход позволит избежать серьезных осложнений, которыми опасен грипп, в том числе тяжелой пневмонии, которая приводит к высокой летальности некоторых штаммов гриппа.

Ученые из канадского Университета Макгилла обнаружили энзим cIAP2, который помогает легочной ткани защитить себя от гриппа. Это открытие дает возможность разработать новые лекарственные препараты, способные бороться с вирусной инфекцией. Это очень важное и своевременное исследование, так как обилие штаммов гриппа делает борьбу с эпидемиями очень непростым делом.

«Результаты нашего исследования показывают, что в настоящее время одним из самых эффективных способов борьбы с гриппом может быть повышение сопротивляемости организма к вирусу», - говорит один из авторов исследования доктор Майя Салех (Maya Saleh).


Борьба с гриппом является комбинацией различных процессов. С одной, стороны наша иммунная система пытается предотвратить размножение вируса внутри наших клеток. С другой стороны, наши органы должны активно противостоять разрушению и гибели клеток, пораженных вирусом.


Фермент cIAP2 регулирует процесс смерти клетки: будет она естественной (апоптоз) или вызванной внешними факторами (некроз). Управление ферментом cIAP2 позволяет существенно снизить тяжесть течения гриппа и предотвратить тяжелые осложнения и летальный исход. На фото: справа мышь с низким уровнем или отсутствием cIAP2, слева – мышь с высоким уровнем cIAP2

Исследуя роль cIAP2 у мышей с гриппом H1N1, ученые обнаружили, что фермент способен контролировать естественную клеточную смерть в ходе инфекции гриппа. Оказалось, что cIAP2 контролирует выживание клетки и регулирует реакцию организма на инфекцию: от воспаления до некроза. Некроз является процессом отмирания клетки, вызванным внешними факторами. Обычно, он помогает регенерации ткани, в ходе которой поврежденные клетки отмирают, освобождая место новой, здоровой ткани. В ходе тяжелой инфекции, некроз может оказаться обширным и привести к летальному исходу.

Выработка большого количества фермента cIAP2 приводит к снижению смертности клеток. В то же время, в отсутствие фермента cIAP2, те же самые факторы вызывают разрушительную гибель клеток, которая с высокой вероятностью приводила к гибели подопытных мышей.

Таким образом, cIAP2 не только защищает инфицированные клетки от смерти, но и защищает неинфицированные соседние клетки, которые наверняка пострадали бы в случае гибели соседних клеток. Получается, что фермент повышает устойчивость тканей легких к инфекции гриппа и снижает вероятность опасных осложнений.

Исследователи полагают, что обнаружение роли cIAP2 открывает новые возможности для лечения гриппа. Перспективные препараты, повышающие уровень фермента cIAP2, могли бы существенно снизить тяжесть течения болезни.

donmigel_62: (кот - учёный)

Расплетатель генома за работой

Российские ученые изучили вирус артрита лошадей — родственника коронавируса MERS, — что поможет понять эволюцию жизни




Наши знания о вирусах рудиментарны, говорит специалист
Фотография: iStockPhoto

Вирус артрита лошадей, отдаленные родственники которого вызывают респираторные заболевания человека, изучен биологами из России, Нидерландов и Китая. Это знание важно для понимания развития жизни на Земле, а также для разработки новых противовирусных лекарств.

Статья Александра Горбалени, сотрудника факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ им. М.В. Ломоносова и Медицинского центра Лейденского университета в Нидерландах, и его коллег опубликована в журнале Nucleic Acids Research. Биологи изучали фермент хеликазу артеривируса. Хеликазы играют очень важную роль в жизненном цикле как клеток, так и вирусов, обеспечивая расплетание двух цепочек молекулы нуклеиновых кислот (ДНК, РНК).

«Хеликазы — это ферменты, которые переводят двуцепочечную форму нуклеиновых кислот в одноцепочечную, — поясняет Александр Горбаленя. — Например, двухцепочечная ДНК, будучи формой хранения генетической информации, содержит две копии этой информации. Если вы знаете одну цепочку, то вы можете восстановить другую цепочку по принципу комплементарности . Это матричный процесс, как в типографии. У большинства клеточных организмов две копии сохраняются физически вместе, что повышает надежность хранения. Но в такой форме информация закрыта, неактивна.


Двуцепочечная ДНК — это закрытая книга. Чтобы ее открыть и начать читать, надо эти копии расплести. За это и отвечают хеликазы».

Геном артеривирусов состоит из одноцепочечной РНК. Однако хеликаза нужна и вирусам, так как их РНК реплицируется и строит на матрице вторую цепочку. Двухцепочечная РНК имеется в клетке, она только не пакуется в вирионы. Но и ее кто-то должен расплетать, как объясняет Горбаленя.

Изучавшийся генетиками артеривирус принадлежит к большому отделу нидовирусов. К этому же отделу относятся гораздо более широко известные коронавирусы , названные так за вирион в форме солнечной короны, наблюдающейся во время затмений. Коронавирусами, в частности, являются вирус атипичной пневмонии человека SARS-коронавирус (эпидемия 2003 года) и возбудитель ближневосточной респираторной инфекции человека MERS-коронавирус, эпидемия которого продолжается на Ближнем Востоке с прошлого года.

Для большинства людей вирусы ассоциируются исключительно с болезнями. Однако вирусологи строят эволюционные деревья вирусов исходя не из заболеваний, ими вызываемыми, а из сходства вирусных геномов. «Одни и те же болезни могут быть вызваны совершенно разными вирусами, не имеющими ничего общего между собой, — говорит Александр Горбаленя. —

Они могут различаться настолько, насколько различаются между собой Е. coli и человек».

По его словам, наши знания о вирусах рудиментарны.

Коронавирусы, артеривирусы и другие группы нидовирусов привлекают внимание биологов тем, что у них очень большой РНК-геном. Также они интересны потому, что сегодня уже почти никто не сомневается: мир РНК возник на планете до мира ДНК.

Ученые полагают, что изучение РНК-генома вирусов поможет понять, как возникла и развивалась жизнь на ранних этапах эволюции.

В своих исследованиях биологи впервые показали, как регулируется работа вирусной хеликазы на молекулярном уровне. Они провели рентгеноструктурный и другие анализы хеликазы и описали пространственную структуру фермента, включая его регуляторную часть, содержащую несколько атомов цинка. Авторы использовали программное обеспечение для анализа вирусных геномов, разработанное учеными из МГУ. Они пришли к выводу, что хеликаза артеривируса структурно похожа на клеточные хеликазы, которые участвуют в обеспечении контроля качества матричных РНК. И предположили, что нидовирусы могут использовать хеликазу для отбраковки дефектных РНК-геномов.

«Знание, которое было нами получено, имеет отношение к пониманию фундаментальных вопросов молекулярной биологии вирусов и клетки, — подытоживает Александр Горбаленя. — Мы также надеемся, что наши результаты будут стимулировать разработку противовирусных препаратов, поскольку вирусные ферменты являются излюбленными мишенями для антивирусных лекарств. Например, терапия против ВИЧ основана на использовании таких лекарств. Однако путь от пространственной структуры фермента до практических результатов, как правило, очень долгий».

Материал подготовлен отделом науки «Газеты.Ru» и МГУ в рамках сотрудничества с Фестивалем науки

donmigel_62: (кот - учёный)

Астровирусология: рождение новой дисциплины?

Мы ищем жизнь на других планетах, но какая жизнь без вирусов?

В «Войне миров» Герберта Уэллса марсианские захватчики были повержены бойцом, которого ни одна сторона не брала в расчёт, — обыкновенной простудой. Может ли произойти нечто подобное с космонавтами, которые высадятся на Марсе? Что если первой формой инопланетной жизни, с которой столкнётся человек, окажутся вирусы? Этими вопросами в журнале Astrobiology задаётся Дейл Гриффин.

Вирусы могут выживать и в очень горячей воде. (Большой призматический источник в Йеллоустонском национальном парке. Фото David Monniaux.)

Биологи не считают вирусы живыми существами. Они меньше бактерий (сравните: 20–300 нм и 500–1 500 нм) и не могут самовоспроизводиться: для этого им надо вторгнуться в клетку и воспользоваться её генетическим инструментарием. Тем не менее именно вирусы правят миром. Ипохондрики, наверное, содрогнутся от того, что на Земле прямо сейчас находится 10 миллионов триллионов триллионов вирусов, и каждый десятый обитает в Мировом океане. Поскольку их репликация полностью зависит от клеточной жизни, нет ничего удивительного в том, что всюду, где есть клетки, вы найдёте и вирусы.


Г-н Гриффин, микробиолог из Геологической службы США, полагает, что аналогичная ситуация встретит нас и на других обитаемых планетах: «Мне кажется, эволюция клеточной жизни на другой планете будет протекать так же, как на Земле. А рядом с клетками будут и вирусы — в умопомрачительном количестве».

Он замечает, что астробиологи пока не очень дружат с этой мыслью. Отчасти это связано с тем, что в последнее время специалисты занимаются только теми вирусами, которые вызывают болезни людей и животных. Оно и понятно, ведь изучать вирусы — дело нелёгкое.

«Только совсем недавно у микробиологов появился молекулярный инструментарий, который позволил определить численность и степень разнообразия вирусов на Земле», — говорит г-н Гриффин. Проблема ещё и в том, что земные вирусы в большинстве случаев превратились в симбионтов своих хозяев — вот почему, например, человек не может заразиться простудой от собаки и наоборот. Поэтому для детального изучения вирусов надо вырастить в лаборатории клетку-хозяина (обычно в этой роли выступает бактерия), но хозяин (хозяева) многих вирусов до сих пор неизвестен (неизвестны). В результате изучение вирусов на Земле идёт медленно. Признаёт это и Крис Импи из Аризонского университета (США), написавший несколько книг по астробиологии: «Поскольку большинство видов бактерий вырастить трудно, мы по-прежнему не имеем представления обо всём комплексе симбиотических отношений между бактериями и вирусами».

Но времена меняются, и г-н Гриффин полагает, что пора подумать о внеземных вирусах. Биолог Кеннет Стедман из Портлендского университета (США) готов поддержать коллегу. «Вирусы, и это очевидно, сильно влияют на земную жизнь, — подчёркивает он. — Остаётся открытым вопрос о том, насколько важны вирусы для жизни, но, определённо, жизнь на Земле без них была бы совсем другой. Я удивлюсь, если найдут жизнь без вирусов, это будет очень интересный поворот».

По мнению г-на Гриффина, вопрос не в том, будут ли существовать вирусы там, где существует жизнь (конечно, мы обнаружим жизнь задолго до сопутствующих ей вирусов). Мы можем найти вирусы на начальном и заключительном этапах эволюции жизни на планете.

Земля через два миллиарда лет (иллюстрация Detlev Van Ravenswaay / SPL).

Неизвестно, когда вирусы появились на Земле, но можно с уверенностью ставить на то, что они возникли в глубокой древности. Возможно, именно они подтолкнули эволюцию к созданию клеток. Вторгаясь в клетку, вирус распаковывает собственный генетический материал, который пытается пристроить к клеточному геному. Если репликация прошла успешно, благодарный вирус, закуривая, захватывает немного генетической информации и переносит его из клетки в клетку, из организма в организм. Обмен генами движет эволюцией.

Конечно, вирусы наносят вред, но не только. Например, если клетка повреждена ультрафиолетовым излучением, вирус, обладающий генами устойчивости к ультрафиолету, может передать их клетке, и она попытается залечить раны. И наоборот, повреждённые вирусы могут восстановить способность к репликации, если клетку наводнили многочисленные вирусы, которые благодаря этому получили возможность обменяться генетической информацией и тем самым произвести на свет полный вирусный геном.

В итоге вирусы чрезвычайно выносливы. «Они стойкие, хорошо адаптируются к новым условиям и способны долго пробыть в спячке до лучших времён», — поясняет г-н Импи. Хотя вне клетки-хозяина вирусы инертны, они могут выжить в экстремальных условиях, и тому множество примеров. Скажем, вирусы были найдены в воде горячих источников Йеллоустонского национального парка в США при температуре 93 °C. В то же время они выживают в очень солёной морской воде при температуре -12 °C, а вирус гриппа хранят в лабораториях при -70 °C, и он не жалуется. При отсутствии клетки вода не обязательна: вирусы просто остаются неактивными, и если их не разрушит, например, радиация, они спокойно дождутся попадания в клетку.

Представим себе планету, на которой жизнь давно исчезла. Не будем далеко ходить, возьмём Марс. Хотя ещё не доказано, что там существовала жизнь в тот гипотетический период, когда наш сосед был тёплым и влажным, мы будем исходить из предположения о том, что примитивные микроорганизмы успели появиться на свет и что им сопутствовали вирусы. На Земле большинство вирусов специфичны по отношению к хозяину, и г-н Гриффин утверждает, что на других планетах будет то же самое. Но потом марсианская жизнь вымерла (или почти вымерла), и перед вирусами встала серьёзная проблема. Если они будут оставаться столь же специфичными, то исчезнут вместе со своими хозяевами. Если же смогут приобрести способность внедряться в первую попавшуюся клетку и обмениваться с ней генетической информацией, то выживут.

Поэтому вполне возможно, что на Марсе (если там вообще что-то ещё осталось) нас ждут вот такие универсальные солдаты, которые представляют собой серьёзную биологическую опасность. Наверное, отправляя туда аппаратуру для поиска жизни, нужно научить её обнаруживать также и вирусы.

Г-н Гриффин имеет пару идей насчёт того, как это можно сделать. Есть концентраторы на базе микроэлектромеханических систем, которые используются в хроматографии и спектроскопии. Им помогут микроскопические сепараторы, нуклеиновые секвенаторы и микроскопы. Берите образец грунта и ищите в нём образования, похожие на вирусы. Заодно мы обнаружим клетки, расшифруем участки ДНК и РНК (или что там у них) и поймём, насколько они похожи на земные аналоги.

Есть по крайней мере ещё одно место в Солнечной системе, где вирусы станут такими же; надо только подождать. Примерно через пару миллиардов лет яркость Солнца увеличится, Земля нагреется, растения высохнут и умрут, океаны выкипят, жизнь исчезнет. Одни только вирусы никуда не денутся. В условиях нехватки клеточного материала они научатся любить ближнего и будут обмениваться генами с кем попало. Альтруизм — вот на какой ноте завершится песнь жизни, когда Солнце станет настолько горячим, что не выдержат даже вирусы. Унисон вирусов и клеток — этим начинается и заканчивается эволюция, хотя между этими стадиями проходят миллиарды лет страшной конкуренции.

«Изучение вирусов и впрямь способно произвести революцию в астробиологии, — поддерживает коллегу г-н Импи. — Работа Гриффина могла бы стать хорошей отправной точкой».

Подготовлено по материалам Astrobiology Magazine.

Profile

donmigel_62: (Default)
donmigel_62

March 2014

S M T W T F S
       1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 1819202122
23242526272829
3031     

Syndicate

RSS Atom

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags