Вчені сфотографували процес зараження клітини частинками ВІЛ

Більшість частинок ВІЛ було сконцентровано в районі оболонки ядра клітини, фото Lelek et al

Французькі мікробіологи розробили нову методику мікроскопії, яка дозволяє розглядати окремі вірусні частинки без порушення життєдіяльності інфікованих ними клітин, і використовували її для вивчення процесу зараження клітини ВІЛ, йдеться в статті, опублікованій в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.

На сьогоднішній день існує декілька видів мікроскопів, що дозволяють спостерігати і вивчати пристрій об'єктів мікросвіту. Перші оптичні мікроскопи з'явилися в кінці 16 століття і на кілька століть стали основним інструментом біологів, які вивчають живі організми. Їх роздільна здатність обмежена половиною довжини найкоротшою хвилі видимого світла - приблизно 200-300 нанометрів. Ця межа перешкоджає вивченню внутрішньоклітинних процесів, так як більшість електронних мікроскопів не здатна працювати з живими клітинами.

Група біологів під керівництвом Крістофа Циммера (Christophe Zimmer) з Інституту Пастера в Парижі (Франція) подолала це обмеження за допомогою комбінації спеціальних міток з чотирьох амінокислот і молекул флуоресціюючих вуглеводів, світіння яких зчитується спеціальним фотолокалізующім мікроскопом (PALM).

Методика групи Циммера працює наступним чином. У геном досліджуваної клітини або вірусу вставляються короткі послідовності нуклеотидів, які змушують її вставляти в деякі білки "хвости" -мітки з чотирьох амінокислот. Вони не заважають життєдіяльності, але при цьому служать "якорем" для молекул флуоресцентного речовини, яке вводиться в клітину або в живильне середовище перед експериментом.

При спостереженні за кліткою PALM-мікроскоп опромінює її короткими лазерними імпульсами, які включають і вимикають випадкове число молекул світиться пігменту. Світлочутливі датчики фіксують вилетіли з клітки фотони і спеціальний алгоритм "збирає" надчітке зображення клітини по кільком тисячам спалахів, які були викликані опроміненням лазера.

Циммер і його колеги адаптували цю методику для спостереження за ВІЛ, додавши амінокислотні мітки в молекули інтеграли - спеціального ферменту, "вставляє" ДНК вірусу в хромосому його жертви. Кожна вірусна частка містить від 100 до 200 копій цього білка, що збільшує шанси на виявлення кожного вірусу в момент зараження клітини.

Біологи підготували розчин з частково зібраних і повноцінних частинок ВІЛ з вставленими амінокислотними мітками і спробували розглянути їх за допомогою PALM-мікроскопа. Методика виявилася цілком успішною - вчені змогли побачити як невеликі кульки полусобранное вірусів діаметром в 50 нанометрів, так і довгасті конуси повних часток ВІЛ довжиною в 112 нанометрів.

Потім вчені приступили до спостереження за частками вірусу в живій клітині. Для цього вони виростили невелику кількість помічених "конусів" ВІЛ, заразили ними кілька імунних клітин і спостерігали за цим процесом за допомогою фотолокалізующего мікроскопа. За цей час біологам вдалося зафіксувати хроніку зараження клітини і вивчити цей процес в динаміці.

Як і очікувалося, більшість частинок ВІЛ було сконцентровано в районі оболонки ядра клітини - основної мети молекул інтеграли і всього вірусу в цілому. За розрахунками біологів, їм вдалося досягти дозволу в 30 нанометрів, що в кілька разів краще, ніж дозвіл кращих оптичних мікроскопів.

Висока роздільна здатність мікроскопа дозволила Ціммеру і його колегам перевірити, скидає вірус свою захисну оболонку - капсид - відразу після проникнення в клітину або ж тільки при прикріпленні до ядра. Багатогодинні спостереження за станом вірусів показали, що вірус зберігає капсид до тих пір, поки він не досягне ядра своєї жертви.

Дослідники вважають, що їх методика і результати спостережень допоможуть розробити ефективні методи боротьби з вірусом імунодефіциту людини і дозволять краще розуміти процеси, які відбуваються всередині клітин.

Читайте найважливіші та найцікавіші новини в нашому Telegram