Белок H бактериофага ΦX174 оказался способен формировать специальный временный тоннель для проникновения ДНК вируса в клетку хозяина — бактерии Escherichia coli. До сих пор детальный механизм инъекции у ΦX174, одного из самых хорошо изученных вирусов в биологии, оставался не ясным. Исследование опубликовано в Nature, кратко о нем можно прочитать на сайте Университета Пердью.
Тоннель, который вирус использует для инъекции ДНК, оказался образован из 10 молекул белка H. Эти молекулы состоят из спиралей, которые скручиваются друг с другом, образуя так называемую суперспираль. В рабочем состоянии длина тоннеля составляет 17 нанометров, что достаточно для того, чтобы пробить внешнюю и внутреннюю мембраны Escherichia coli а также пройти сквозь межмембранное пространство. Внутренний диаметр тоннеля составляет от 2,2 до 2,4 нанометров — на доли нанометров больше, чем диаметр двуцепочечной ДНК (геном вируса хранится в одноцепочечной ДНК, которая несколько тоньше).
Хотя сам по себе белок H был хорошо известен еще 60 лет назад, биологи впервые установили, что именно он формирует тоннель для проникновения ДНК в клетку. Дело в том, что в отличие от большинства бактериофагов, тоннель ΦX174 формируется только в момент проникновения, — до этого он хранится в собранном виде.
ΦX174 был первым организмом, полный геном которого стал известен ученым. Его определил в 1977 году дважды Нобелевский лауреат Фредерик Сенгер. В 2003 году Крейгу Вентеру удалось полностью синтезировать геном фага de novo химическим путем.
Структура канала для ДНК у фага ΦX174.
Изображение: Lei Sun et al., Nature, 2013
Открытие может иметь не только фундаментальное значения для понимания механизма проникновения вирусов в клетки. Потенциально, белок H можно использовать для создания специальных пор, протаскивая сквозь которые ДНК можно определять ее последовательность. Подобные устройства могут работать гораздо быстрее и эффективнее существующих «секвенаторов нового поколения» которые читают ДНК только маленькими кусочками и требуют последующей сборки этих кусочков в целый «паззл». Эффективность чтения ДНК протаскиванием через пору прежде всего определяется структурой поры, поэтому белок H может быть полезен для создания более совершенных секвенаторов.