Ученые впервые сделали трехмерный снимок гигантского вируса

Впервые исследователи получили трёхмерное изображение, демонстрирующее часть внутренней структуры интактного инфекционного вируса, с помощью уникального рентгеновского лазера из шведской Национальной ускорительной лаборатории SLAC.

Исследованный физиками мимивирус относится к любопытному классу гигантских вирусов, открытых чуть более десяти лет назад. Размеры мимивируса составляют около 450 нанометров в диаметре, что в тысячи раз больше размеров обычных вирусов.

Из-за своих габаритов гигантский вирус часто ошибочно принимается за бактерию — и до 2003 года его классифицировали именно так. Один из первооткрывателей мимивируса даже посчитал его промежуточным звеном между вирусом и клеточным организмом. Также ранее считалось, что гигантский вирус не может вызывать человеческие заболевания, однако согласно последним данным, он причастен к развитию артрита.

Дальнейшие исследования выявили и другие гигантские вирусы, и некоторые из них оказались ещё больше. Мимивирус также отличается генетической сложностью — он обладает почти тысячью крупных генов, что гораздо больше, чем у ВИЧ.

Учёные уже давно пытались определить внутреннюю структуру этих гигантских вирусов, чтобы узнать больше об их происхождении — например, о том, заимствуют ли они гены с течением времени у организма-хозяина.

Шведские физики использовали новую методику, которая позволила осуществить трёхмерную реконструкцию внутренней структуры вируса при помощи серии снимков биологических образцов, выполненных в рентгеновском диапазоне.

В ходе эксперимента исследователи поместили активные образцы мимивируса в аэрозоль, а затем распылили его тонкой струйкой, просветив рентгеновским излучением с помощью лазера. Он рассеивал вирусы и производил световые эффекты на детекторе, они же были записаны и совмещены в дифракционные изображения.

Каждое изображение захватило проекцию отдельной вирусной частицы в случайный момент времени. Трёхмерная реконструкция мимивируса — гигантского вируса — который часто принимают за бактерию из-за его размеров.

С помощью сложного программного обеспечения, разработанного в Корнелльском университете, исследователи собрали сотни отдельных снимков различных вирусных частиц в одно 3D-изображение, демонстрирующее общую форму и внутреннее строеие мимивируса.

«С тех пор, как я начал работать в области лазерных исследований, у меня появилась мечта — получить трёхмерные изображения реальных биологических образцов, — рассказывает ведущий автор исследования биофизик Томас Екберг (Tomas Ekeberg). — Это настоящий прорыв в нашей сфере».

Данный метод не предоставляет подробную информацию с высоким разрешением о внутренней структуре вируса, однако трёхмерное изображение показало, что внутреннее устройство этих вирусов неоднородно. У одной стенки «туловища» белковый материал сгруппирован плотнее, чем у другой.

Это было заметно во время работы с замороженными образцами, однако учёным необходимо было получить доказательства на основе анализа неповреждённых биологических образцов.

По словам физиков, использованный в эксперименте лазерный луч открывает перспективы для достижения более чётких изображений, которые покажут больше внутренних деталей благодаря уникальной интенсивной проникающей способности его рентгеновских пучков.

В дальнейшем шведы планируют таким же образом изучить вирусы, которые по размеру меньше мимивируса, но на деле оказываются опаснее него — в том числе грипп, герпес и ВИЧ. А статья с результатами данного исследования была опубликована в издании Physical Review Letters.