Viele doppelsträngige DNA -Viren infizieren Zellen durch Ausstoßen ihre genetische Information in eine Wirtszelle . Aber wie funktioniert das in der Regel starre DNA innerhalb eines Virus ' Shell -Flow aus dem Virus an die Zelle verpackt?
In zwei getrennten Untersuchungen wurde Carnegie Mellon University biophysicist Alex Evilevitch in Viren, die sowohl Bakterien als auch Menschen infizieren gezeigt, dass ein Phasenübergang bei der Temperatur der Infektion kann die DNA aus einem steifen kristallinen Struktur in einem flüssigkeitsähnlichen Struktur , die Infektionen erleichtert verändern .
Die Ergebnisse, die in Nature Chemical Biology veröffentlicht und den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS ) , stellen einen vielversprechenden neuen Angriffspunkt . Die meisten antiviralen Medikamente wirken durch Deaktivieren virale Proteine , aber Viren oft mehr und mehr an medikamentenresistenten . Evilevitch glaubt, dass Forscher haben jetzt einen möglichen neuen Weg, um eine Infektion zu verhindern - die Blockierung der Phasenübergang . Eine solche Therapie kann verallgemeinerbar über alle Arten von Herpes -Viren , und würde nicht anfällig für die Entwicklung Widerstand .
"Das Spannende daran ist, dass die physikalischen Eigenschaften der verpackten DNA spielen eine sehr wichtige Rolle bei der Ausbreitung einer Virusinfektion , und diese Eigenschaften sind universell ", sagte Evilevitch , Associate Professor in der Carnegie Mellon der Fakultät für Physik . "Dies könnte auf eine Therapie, die nicht mit dem Virus -Gen- Sequenz oder Proteinstruktur gebunden ist , die einen Fortresistenzentwicklung gegen die Therapie sehr unwahrscheinlich zu führen."
Die meisten Viren , ob sie infizieren Bakterien , Pflanzen oder Tiere , haben ziemlich ähnliche Strukturen . Sie bestehen aus einer äußeren Schale genannt Kapsid , das das virale Genom enthält - entweder DNA oder RNA. In vielen DNA-Viren, die lange Stränge von Nukleinsäure sind dicht in einer kristallinen Struktur gewickelt. Die abstoßenden Kräfte von den geschichteten Strängen von genetischem Material gebildet üben eine große Menge an Druck auf die Capsid und nach den bisherigen Untersuchungen von Evilevitch getan wird, ist dieser Druck letztendlich was treibt DNA aus einer kleinen öffnung in das Virus -Capsid und in eine Wirts Zelle. Das Loch ist nicht größer als die Breite einer DNA -Kette.
Um herauszufinden, wie DNA könnte leicht durch eine solche kleine Öffnung in das Kapsid zu entkommen, hat Evilevitch separaten Studien über Herpes Simplex Virus Typ 1 ( HSV-1) , das Menschen infiziert , und Bakteriophagen Lambda , das Bakterien infiziert .
In der HSV-1 -Studie, die in Nature Chemical Biology veröffentlicht wurde , stellen Evilevitch , um zu sehen , was physikalischen Bedingungen zu einer erfolgreichen Virusinfektion führen . Unter Verwendung von Atomkraftmikroskopieund Kleinwinkelröntgenstreuung( SAXS) , fand er , daß beide Ionenbedingungen in der Zelle und der Temperatur kann die Fluidität und Mobilität der DNA innerhalb eines Virus zu verändern. Die virale DNA wurde viel mehr Fluid bei Temperaturen nahe an der Infektion ( 37 Grad Celsius ) und ionischen Bedingungen, die ähnlich zu der neuronalen und Epithelzellen - die gleichen Zellen, die HSV-1 infiziert .
Im Bakteriophagen Lambda -Studie, die in PNAS veröffentlicht wurde , verwendet Evilevitch ultrasensiblen Mikrokalorimetrie und SAXS um zu bestätigen , dass es einen Feststoff zu Flüssigkeit -like -DNA -Phasenübergang in den Bakteriophagen . Sie fanden, dass bei der Temperatur der Infektion des Phagen -DNA wurde einer Feststoff -zu- Flüssigkeit -like Unordnung , die zu einer erhöhten DNA- Mobilität und anschließende Infektion der Zellen führte .