Первоначально ученые наблюдали естественную конформацию HA в нейтральном физиологическом буфере, состояние, которое напоминает нейтральное состояние в клетке-хозяине (pH 7.6). В этом состоянии ГК выглядела как эллипсоид, что согласуется с результатами, полученными с помощью других инструментов, таких как рентгеновская кристаллография и криоэлектронная микроскопия. Вонг и его коллеги успешно зарегистрировали фузогенный переход, который происходит, когда ГК подвергается воздействию кислой среды. Их результаты HS-AFM проиллюстрировали переход HA от эллипсоида к Y-образной форме вместе со снижением высоты и округлостью / округлостью HA с течением времени.
Исследователи заверяют, что конформационное изменение происходит из-за того, что определенная субъединица НА стала легко перевариваться трипсином после перехода.
Чтобы изучить, как HA может способствовать слиянию вирусной мембраны и мембраны эндосомы хозяина, Вонг и его коллеги позволили HA взаимодействовать с экзосомами, липидным двухслойным грузом, имитирующим эндосомы. Ожидается, что взаимодействие HA-экзосома будет аналогично взаимодействию HA-эндосома во время слияния мембран. Во время взаимодействия конформационное изменение HA было обнаружено снова до того, как он закрепился на экзосоме.
Фузогенный переход высвобождает определенный пептид, известный как гибридный пептид, который позже вставляется в экзосомальную мембрану, позволяя молекуле НА встраиваться в мембрану. Ученые также обнаружили доказательства того, что взаимодействие HA-экзосомы вызывает деформацию или разрыв экзосомы, что приводит к «утечке» экзосомальных материалов.
Открытия Вонга и его коллег дают важную информацию о механизме слияния мембран, опосредованного HA. Кроме того, их работа также демонстрирует преимущества HS-AFM для изучения биологических процессов.
Лим и Вонг весело прокомментировали: «Это исследование убедительно свидетельствует о том, что HS-AFM является возможным инструментом не только для исследования молекулярной динамики вирусных гибридных белков, но и для визуализации взаимодействия между вирусными гибридными белками и их мембранами-мишенями."
Фон
Гемагглютинин гриппа A Гемагглютинин (HA) – это белок, находящийся на поверхности вируса гриппа A (виновник гриппа или гриппа), играющий ключевую роль в вирусной инфекционности.
Функции HA включают прикрепление вируса гриппа A к клеткам-мишеням и проникновение вируса. После того, как вирус прикрепляется к своей клетке-хозяину, он захватывается липидным двухслойным грузом, известным как эндосома, и впоследствии попадает в цитоплазму хозяина. Этот процесс называется эндоцитозом.
Кислая среда в эндосоме запускает структурные изменения ГК, позволяя ГК управлять слиянием вирусной мембраны и эндосомальной мембраны хозяина. Наконец, вирусные компоненты могут попасть в клетки-хозяева, и будут созданы новые вирусы. Основные клетки-мишени у человека обычно расположены в верхних дыхательных путях. Ричард Вонг из Университета Канадзавы и его коллеги применили высокоскоростную атомно-силовую микроскопию для изучения фузогенного перехода ГК и взаимодействия ГК с липидно-двухслойными мембранами.
Атомно-силовая микроскопия Атомно-силовая микроскопия (АСМ) – это метод визуализации, при котором изображение формируется путем сканирования поверхности очень маленьким и острым наконечником. Горизонтальное сканирование наконечника контролируется с помощью пьезоэлектрических элементов, а вертикальное движение преобразуется в профиль по высоте, в результате чего поверхность образца распределяется по высоте. Поскольку в методе не используются линзы, его разрешение не ограничивается так называемым дифракционным пределом, как при дифракции рентгеновских лучей, например. В высокоскоростной установке (HS-AFM) этот метод можно использовать для создания фильмов о структурных изменениях образца в реальном времени, поскольку одна биомолекула может быть сканирована за 100 мс или меньше.
Вонг и его коллеги успешно применили технику HS-AFM для изучения фузогенного перехода HA и того, как он сливается с мембранами биологических частиц.