Новая сеть капсидных белков позволяет создать характерную внутреннюю мембранную структуру гигантских вирусов Marseilleviridae.

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 21428 (2022) Цитировать эту статью

1471 Доступов

2 цитаты

50 Альтметрика

Подробности о метриках

Marseilleviridae — семейство гигантских вирусов, имеющих характерную внутреннюю мембрану с выступами под икосаэдрическими вершинами. Однако такие крупные объекты с максимальным диаметром 250 нм технически сложно исследовать с субнанометровым разрешением с помощью криоэлектронной микроскопии. Здесь мы проверили применимость высоковольтной крио-ЭМ (крио-HVEM) с напряжением 1 МВ для одночастичного структурного анализа (SPA) гигантских вирусов с использованием токиовируса, вида Marseilleviridae, и выявили структуру капсида с разрешением 7,7 Å. Капсид, заключающий вирусную ДНК, состоял в основном из четырех слоев: (1) основных белков капсида (MCP) и пентонных белков, (2) минорных белков капсида (mCP), (3) компонентов каркасного белка (ScPC) и (4) внутренних белков. мембрана. mCP продемонстрировали новую решетку капсида, состоящую из восьми белковых компонентов. ScPC, соединяющие вершины икосаэдра, поддерживают формирование мембранных выступов и, возможно, действуют как белки рулетки, о которых сообщалось в других гигантских вирусах. Было высказано предположение, что плотность на вершине тримера MCP включает гликопротеины. Это первая попытка крио-HVEM SPA. Мы обнаружили, что основными ограничениями являются отсутствие автоматизированного сбора данных и программной поддержки для сбора и обработки и, следовательно, достижимого разрешения. Однако результаты открывают путь к использованию крио-HVEM для структурного анализа более крупных биологических образцов.

«Гигантские вирусы» — это вирусы исключительно больших физических размеров, превышающие мелкие бактерии1. Они также имеют гораздо больший геном (> 100 килобаз (кб)), чем другие вирусы, и содержат множество генов (> 50 генов), не обнаруженных в других вирусах2. Одной из характеристик этих вирусов является то, что они обладают двухцепочечной ДНК, инкапсулированной в липидный бислой3. Эти крупные ДНК-вирусы теперь таксономически отнесены к типу Nucleocytoviricota4, но исторически их называли ядерно-цитоплазматическим большим ДНК-вирусом (NCLDV). NCLDV представляют собой обширную кладу крупных вирусов, которые обладают двухцепочечной ДНК и нацелены на эукариотов-хозяев5. NCLDV состоят из нескольких семейств, включая Asfarviridae, Ascoviridae, Iridoviridae, Marseilleviridae, Mimiviridae, Phycodnaviridae и Poxviridae, а также неклассифицированных вирусов, таких как цедравирусы, фаустовирусы, медузывирусы, мининуклеовирусы, молливирусы, орфеовирусы, пакманвирусы, пандоравирусы и питовирусы6. Даже сейчас различные NCLDV изолированы и изучаются по всему миру. Новый порядок Megavirales был предложен на основе общих характеристик этих вирусов7. NCLDV имеют несколько типов формы в зависимости от вида2. Asfarviridae, Ascoviridae, Iridoviridae, Marseilleviridae, Mimiviridae, Phycodnaviridae, фаустовирусы, медузывирусы, пакманвирусы и мининуклеовирусы имеют икосаэдрическую форму. Poxviridae имеет кирпичную форму. Цедравирусы, молливирусы, орфеовирусы, пандоравирусы и питовирусы имеют амфорную форму. Размеры также различаются; Питовирусы амфорообразной формы — самые крупные из гигантских вирусов, размер которых превышает 2 мкм, однако реальные размеры существенно различаются8. С другой стороны, мимивирус икосаэдрической формы имеет диаметр ~ 500 нм (не считая фиброзных нитей, отходящих от капсида)9, а его ближайший известный родственник кафетериавирус имеет размер ~ 300 нм10. Размер поксвирусов кирпичной формы составляет примерно 350 × 270 нм, хотя точные размеры варьируются11. Другие икосаэдрические вирусы имеют длину ~ 260 нм для медузы12,13, ~ 180 нм для иридовируса14, ~ 190 нм для PBCV-115. Размер ASFV составляет ~ 250 нм, но он сложен, поскольку имеет внешнюю мембрану16.

Marseilleviridae — это семейство нового порядка NCLDVs17, которое имеет очень сложный геном размером ~ 360 т.п.н. и размер частиц ~ 250 нм. Первый член, марсельский вирус, был выделен в 2007 году путем культивирования образца воды из градирни в Париже, Франция18. В настоящее время к этому семейству принадлежат вирус Канн 8, Мельбурневирус, Марсельвирус, Токийский вирус, вирус Порт-Миу, Лозаннский вирус, Нумеавирус, Инсекминивирус, Тунисвирус, Бразильский марсельвирус, Марсельвирус золотистых мидий и другие виды, которые подразделяются на пять линий: от А до Е19,20. В нескольких исследованиях также сообщалось о присутствии Marseilleviridae у людей21,22,23,24. Тем не менее, существуют разногласия по поводу заражения человека марсельвирусом, поскольку другие исследования не выявили никаких доказательств этого заболевания25,26. Мельбурневирус, один из Marseilleviridae, принадлежащий к линии A27, ранее анализировался с помощью криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ) анализа одиночных частиц (SPA) с разрешением 26 Å28. На нем показан икосаэдрический капсид с числом триангуляции Т = 309, показана характерная внутренняя мембрана внутри капсида, которая выступает прямо под вершинами, и уникальное тело большой плотности внутри нуклеоида. Токийский вирус является первым марсельвирусом, выделенным в Азии в 2016 году, и относится к линии A29. В этом исследовании токийский вирус использовался для изучения характерной структуры капсида икосаэдрических Marseilleviridae.