Сезонный грипп ежегодно уносит сотни тысяч жизней и вызывает миллионы тяжелых случаев заболевания. Чтобы понять, как остановить этот патоген на молекулярном уровне, группа ученых из Европейского центра молекулярной биологии (EMBL) в Гамбурге совместно с коллегами из Лейбницского института FMP создала беспрецедентно точную карту заражения человеческих клеток.
В отличие от прошлых попыток, где клетки приходилось разрушать для анализа, новый метод позволил наблюдать за битвой белков прямо внутри живой системы. Это дало возможность зафиксировать даже те мимолетные контакты, которые раньше просто исчезали при подготовке образцов.
Технологический прорыв в изучении белка
Главная сложность изучения вирусов заключается в том, что их белки постоянно меняют форму и связываются с человеческими молекулами лишь на короткое время. Ранние методы биохимии требовали вскрытия клетки, из-за чего перемешивались все внутренние компоненты. Ученые могли видеть результат, но не сам процесс взаимодействия в естественной среде.
Решением стала специализированная версия масс-спектрометрии — XL-MS. Этот инструмент позволяет делать «мгновенные снимки» белковых пар, фиксируя их в момент касания. Для расшифровки полученных данных команда применила модифицированный алгоритм AlphaFold. Искусственный интеллект использовал экспериментальные точки соприкосновения как ориентиры, чтобы построить трехмерные модели комплексов «вирус-человек». Это позволило увидеть, как именно патогены стыкуются с нашими защитными механизмами.
Две стратегии вирусного вторжения
Анализ показал, что штамм гриппа А использует два принципиально разных пути для захвата власти над клеткой.
Первый путь связан с гемагглютинином — тем самым белком-шипом, который мы видим на схемах вируса. Исследователи проследили его путешествие по транспортной системе клетки. Выяснилось, что несколько наших собственных белков помогают вирусу правильно свернуть свою структуру, фактически выступая пособниками захватчика. Роль многих из этих помощников ранее была науке неизвестна.
Второе открытие оказалось еще более масштабным. Команда обнаружила, что инфекция приводит к полному растворению параспеклов — особых структур внутри ядра клетки, отвечающих за регуляцию генов. Когда эти органеллы распадаются, они высвобождают белки, связывающие РНК. Грипп тут же перехватывает их и заставляет работать на себя, используя для сборки своих копий.
Ученые отметили, что последовательное исчезновение параспеклов во всех зараженных линиях нельзя назвать случайностью: это дает вирусу второе преимущество: разрушение этих структур подавляет антивирусный ответ самой клетки, ослабляя нашу защиту изнутри.
Перспективы борьбы с новыми угрозами
Хотя работа велась со стандартным лабораторным штаммом, отмечают ученые, заложенная методика открывает дорогу к изучению куда более опасных угроз, таких как птичий грипп H5N1. Понимание того, какие именно человеческие белки критически важны для выживания вируса, позволит создать лекарства, блокирующие эти связи, а не атакующие сам вирус напрямую, что снижает риск мутаций.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Microbiology
Изображение: обширная сеть взаимодействий белков, образующихся в клетках, инфицированных вирусом гриппа А. Фото: Даниэла Веласко/EMBL
