Neue nanoskalige Bildgebung Ansätze von Forschern an der Virginia Tech Carilion Research Institute ( VTCRI verwendet werden, um Licht auf die dynamischen Aktivitäten von Rotaviren , wichtige Pathogene , die lebensbedrohlich verursachen Schuppen Durchfall bei jungen Kindern. Sobald ein Rotavirus in eine Wirtszelle , wirft er seine äußerste Proteinschicht und hinterließ eine doppellagige Partikel (DLP) . Diese DLPs sind die Form des Virus , die Messenger-RNA -Moleküle , die kritisch für die Einleitung der Infektion produziert .
Forscher , Deborah Kelly , Ph.D. und Sarah McDonald , Ph.D., beide Assistenzprofessoren an VTCRI erwarb molekulare Momentaufnahmen von Rotavirus DLPs , in der Mitte der Erzeugung von Virus-RNA , mit Kryo- Elektronenmikroskopie ( Kryo-EM ) . Das Team, das die Arbeit gehörte auch im dritten Jahr Medizinstudenten , Joanna Kam und Andrew Demmert , der Virginia Tech Carilion School of Medicine, und Postdoktorand , Justin Tanner , Ph.D.
Um den bestmöglichen Blick auf die Details im Nanobereich der aktiven Rotavirus DLPs zu bekommen, entwickelte Kelly eine Technik, die Visualisierung von Veränderungen in der äußersten Schale gestattet. In Verbindung mit neuartigen computergestützten Ansätzen , waren auch die Wissenschaftler in der Lage , die internen Funktionen der DLPs , die bisher nicht beobachtet worden war, zu erkennen. Interessanterweise verändert die internen DLP Merkmale in einer Weise, die zu beobachtbaren Unterschiede bei der viralen Boten- RNA-Produktion entspricht .
Diese Ergebnisse liefern neue strukturelle Einblicke in die Mechanismen der Rotavirus- RNA-Synthese , die wiederum kann Informationen darüber, wie diese virale Verfahren nach Wirtszelle Infektion erfolgt . Die Ergebnisse erscheinen in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift TECHNOLOGY .
" Bemerkenswert an dieser Studie ist , dass wir in der Lage, diff Erent Ebenen der Komplexität in den DLPs , die mit Virus-RNA -Synthese korreliert ", sagte Kelly. " Wenn Viren aktiv waren , zog sie ihre Außenstruktur dynamisch , in einer Weise, die weniger organisiert wurde . Während zur gleichen Zeit , starke Funktionen in ihren internen Kerne stärker hervortreten . "
Ein wesentlicher innovativer Ansatz von der Kelly Labor hat eine Chance, ein breiteres Spektrum von viralen Strukturen zu sehen ist. Durch die Untersuchung der DLPs , Antikörper auf eine stabile Gitteroberfläche angebracht ist, konnten die Forscher die Nanomaschinen Radtouren durch die natürlichen Prozesse zu sehen.
Kelly und McDonald verwendet auch eine neue Computer-Algorithmus , um die DLPs kategorisieren unabhängig , welcher Benutzer - Bias in der Versuchsberechnungenvermieden. Die statistische basierten Rechen Ansatz klassifiziert die Proben basierend auf Ebenen der RNA-Produktion . Die Ergebnisse zeigten deutlich , dass Rotavirus DLPs mit einer weniger organisierten äußeren Proteinschicht hatte solidere Details in ihre inneren Kerne . Diese DLPs wurden auch in den Kryo-EM -Bilder gefunden , um in der Nähe von mehreren RNA-Stränge werden .
"Seit vielen Jahren haben Wissenschaftler mit höherer Auflösung Ergebnisse besorgt und haben nicht auf die subtile Vielfalt, die in Virusproben besteht Aufmerksamkeit gewidmet ", so McDonald, der auch ein Assistant Professor für Biomedizinwissenschaften und Pathobiologie an der Virginia - Maryland Regional College of Veterinary Medicine . "Aber das kann ein Hinweis auf die Vielfalt , wie Viren tatsächlich in Zellen funktionieren. Sie sind nicht statisch, sondern dynamisch in der Natur. "
" Es ist ein wenig eingängig ", sagte Kelly , der auch ein Assistant Professor für Biologische Wissenschaften in Virginia Tech College of Sciences . "Sie würden denken , dass , wenn die biologische Teile wurden um bewegt, dann verfügt hätte zerstreuen. Wenn diese Umlagerungen in einem solchen geschlossenen Raum auftreten , kann es jedoch möglicherweise zu einer höheren Ebene der Organisation zu führen. Und die koordinierte Änderungen an der Außenseite von Viren scheinen , um diese Prozesse zu ermöglichen. "
Laut Kelly, geben diese Ergebnisse neue Einblicke in die RNA- Syntheseverfahren von Rotavirus und kann nützlich in unserem Verständnis der Virusbiologieim Allgemeinen beweisen. Ein besseres Verständnis der inneren Funktionen von Rotavirus , fügte sie hinzu , könnten auch neue Ziele für die Entwicklung von Therapien für viral induzierten Durchfallerkrankungen .