Ученые раскрыли тайну возникновения вирусов

Международной группе ученых с помощью искусственной эволюции удалось воссоздать вирусоподобные белковые частицы, способные хранить в себе гены и защищать их от внешней среды, например, от нуклеаз — ферментов, которые используются организмами для разрушения чужеродных геномов. В своей статье, опубликованной в журнале Science, исследователи раскрыли, что похожим образом на Земле могли возникнуть первые вирусы.
Фото: globallookpress.com
Вирус состоит из внешней белковой оболочки или капсида, внутри которой упакованы нуклеиновые кислоты РНК или ДНК, которые кодируют как белки капсида, так и ферменты, необходимые для сборки новых вирионов, то есть полноценных вирусных частиц. Пока остается тайной, каким образом возникли первые вирусы, хотя получение искусственных аналогов может стать полезным для разработки новых систем доставки лекарств в организм и генной терапии. Но даже самые простые вирионы потребовали миллионы лет эволюции в дикой природе.
Отправной точкой для исследования стал ранее полученный нуклеокапсид, сконструированный из бактериального фермента люмазинсинтазы Aquifex aeolicus (AaLS), который способен спонтанно образовывать наноконтейнеры из 60 субъединиц, но не имеет сродства к нуклеиновым кислотам. Ученые внесли изменения в AaLS путем цикличной перестановки аминокислот и добавлением пептида λN, способного связываться c BoxB — петлевой структурой РНК (шпилькой). С помощью искусственного отбора ученые добились того, чтобы полученные нуклеокапсиды NC-3 могли эффективно захватывать мРНК (имеющие BoxB), кодирующие белки оболочки. На первом этапе только один из восьми NC-3 мог упаковать в себя полноразмерный геном.