Vorige week hebben wetenschappers bewezen dat elektronen rond zijn - een ontdekking die natuurkundigen in een neerwaartse spiraal gooide. Nu zijn andere wetenschappers misschien even geschokt als ze horen dat het tegenovergestelde waar is voor een ander twijfelachtig rond onderwerp: sferische virussen. Blijkt dat ze niet zo rond zijn als iedereen dacht, vindt een nieuwe studie.
Afgezien van de gevoelens van teleurgestelde sfeerliefhebbers, kunnen de bevindingen een belangrijke rol spelen op het gebied van virologie: ze kunnen volgens de studie van invloed zijn op de manier waarop virussen worden bestudeerd en kunnen van invloed zijn op strategieën die worden gebruikt om virale ziekten te behandelen.
Bepaalde soorten virussen zijn icosaëder of 20-zijdig. Sinds de jaren vijftig werden deze virussen gezien als symmetrische bollen, met 20 driehoekige facetten die gelijkmatig concentrisch over hun oppervlakken waren verdeeld.
De langverwachte geometrie van deze virussen werd gevormd door het begrip van wetenschappers over hoe eiwitten repliceren, wat suggereerde dat virussen werden opgebouwd uit veel identieke kopieën van dezelfde eiwitstructuur, zei co-auteur Michael Rossmann, een professor aan de afdeling Biologische Wetenschappen aan de Purdue University in Indiana. Al deze identieke kopieën zouden daarom samenkomen om een symmetrische vorm te vormen.
Inderdaad, onderzoek van sferische virussen onder de microscoop sinds de jaren vijftig versterkte het idee van hun symmetrie. Het bleek echter dat wetenschappers niet het hele plaatje zagen.
Het was dus een grote verrassing toen Rossmann en zijn collega's ontdekten dat flavivirussen - een geslacht dat Zika en dengue omvat - asymmetrisch waren, legde hij uit.
"Omdat tientallen jaren lang alle onderzoeken naar virussen symmetrie hebben aangenomen, hadden we niet voldoende zorgvuldig naar virussen gekeken. We maakten aannames die die variaties teniet deden", vertelde Rossmann aan WordsSideKick.com.
Een hobbelig oppervlak
In de nieuwe studie, die op 22 oktober online werd gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences, gebruikten Rossmann en zijn collega's cryo-elektronenmicroscopie of cryo-EM om 3D-modellen met hoge resolutie van een flavivirus te genereren. Door monsters af te koelen tot extreme temperaturen, onthult cryo-EM details van virussen op atomair niveau.
Omdat men dacht dat sferische virussen perfecte sferen waren, werd deze aanpak meestal afgerond met een verwerkingstechniek die bekend staat als een symmetrie-eis, die een symmetrisch model op basis van de gegevens creëerde, rapporteerden de wetenschappers.
Voor de nieuwe studie hebben de onderzoekers die laatste stap weggelaten. Ze keken naar onvolwassen en volwassen Kunjin-virussen (een subtype van het West-Nijl-virus) en in beide vormen vonden ze hobbels die aan één kant van het virus uitstaken. Met andere woorden, tot ziens symmetrie.
Deze hobbels krijgen vorm wanneer een jong virus uit een ander virus in een gastheercel komt, volgens de studie. Terwijl eiwitten in het buitenmembraan van het nieuwe virus proberen de opening te sluiten, vormen ze een vorm die niet zo perfect is als de andere facetten op het oppervlak van het virus, zei co-auteur Richard Kuhn, ook een professor bij Purdue's Department of Biological Wetenschappen.
"De hals van dit ontluikende deeltje wordt erg smal als het afknijpt, en de schil begint elkaar te raken", zei Kuhn in een verklaring. 'We denken dat ze misschien niet het juiste aantal eiwitten pakken om een icosaëder te maken, en het resultaat is een deeltje dat aan één kant een vervorming heeft.'
De wetenschappers ontdekten ook dat onvolgroeide virussen onregelmatig geplaatste nucleocapsiden of kernstructuren hadden. Bij jonge virussen lag de kern dichter bij één kant van de externe schil, hoewel deze zich naar het midden verplaatste tegen de tijd dat het virus volwassen werd, schreven de onderzoekers in het onderzoek.
Deze pas ontdekte onregelmatigheden bieden waarschijnlijk inzicht in hoe nieuwe virussen zichzelf assembleren terwijl ze groeien in een geïnfecteerde cel, en het ontdekken van deze functies en hoe ze werken, zou onderzoekers nieuwe doelen kunnen bieden voor antivirale behandelingen, zei Rossmann.
"Elk antiviraal middel werkt door het normale verloop van de viruslevenscyclus te verstoren - een manier om het te verstoren is het stoppen van de initiële assemblage van het virus", zei hij.
