Virale Belastungen, die dazu führen, „Magen-Grippe“ nicht alle gleich Aussehen

Magen bugs kommen in verschiedenen Größen.

Norovirus, bekannt für pauschal durch Kindergärten und auf Kreuzfahrtschiffen, können in kleine, mittlere und große Strukturen abhängig von der viralen Belastung.

Die Entdeckung, berichtet im Juni 10, 2019, die in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences, überschlug sich fast zwei Jahrzehnte konventionelle Weisheit über Noroviren. Bis jetzt werden nur die strukturellen Daten über das virus, das die Wissenschaftler hatten kam aus einem einzigen, nicht besonders Häufig, belasten.

„Jeder dachte, dass alle Stämme Aussehen würde, über die gleichen wie die, gelöst in 20 Jahren“, sagt Howard Hughes Medical Institute Investigator Leemor Joshua-Tor. „Es stellt sich heraus, dass Sie gar nicht!“

Joshua-Tor-team hat eine Mikroskopie-Technik namens Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) zu visualisieren die Schalen von vier viralen Stämme, darunter eine verantwortlich für bis zu etwa 80 Prozent norovirus Ausbrüchen. Belastung lag bei 71 Prozent größer (Volumen) als die zuvor berichtet. Seine Schale war ebenfalls dekoriert, mit einem anderen Muster von molekularen spikes.

Die strukturellen details werden entscheidend sein für Wissenschaftler, die auf Impfstoffe oder antivirale Therapien zur Behandlung von norovirus-Infektion, sagt Joshua-Tor, ein struktureller Biologe am Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL). Obwohl Noroviren verursacht über 21 Millionen Fälle von lebensmittelbedingten Erkrankungen in den Vereinigten Staaten jedes Jahr, gibt es derzeit keine zugelassenen Therapien.

Mindestens ein Impfstoff-Kandidat ist durch klinische Studien ist. Aber CSHL Studie Co-Autor James Jung, sagt Wissenschaftler brauchen, um die virus neu gewonnene variation berücksichtigt—also keine neue Impfstoff schützt gegen eine Breite Palette von Sorten.

HHMI Sprach mit Jung und Joshua-Tor, um mehr zu erfahren über die „Magen-Grippe“ ist das virus, das es verursacht, und wie Sie endlich gelöst, die Struktur des Ausbruchs-Stämme‘ – Schalen.

Q&A

Was ist der norovirus?

Joshua-Tor: Es ist ein virus, das verursacht gastroenteritis. Es macht dich werfen, verursacht Durchfall und ist extrem ansteckend.

Jung: Es ist berichtet worden, dass es dauert so etwas 10 bis 18 virus-Partikel zu Beginn einer Infektion.

Wie viele Teilchen sind in Erbrochenem?

Jung: ich bin mir nicht sicher, aber es ist geschätzt worden, für eine weniger verbreitete norovirus-Stamm, der eine typische Durchfall-Probe enthält rund fünf Milliarden Viruspartikel pro Gramm.

Das ist eine Menge!

Joshua-Tor und Jung: ja.

Wie wird der norovirus übertragen?

Joshua-Tor: Es ist Aerosol, wenn Menschen sich übergeben müssen. Oberflächen und Nahrung und Wasser versorgt können verunreinigt. Deshalb kann es sich schnell verbreiten unter den Menschen in der Nähe, wie in Kindertagesstätten, Seniorenheimen und Kreuzfahrtschiffen.

Was bedeutet norovirus Aussehen?

Jung: Es gehört zu einer Familie namens Calciviridae. Der name kommt von dem lateinischen Wort „Kelch“, was bedeutet, cup-like cavity. Die Oberfläche des virus hat sich diese spikes mit Depressionen, die sehen ein bisschen aus wie Tassen. Es ist also im Grunde eine Kugel mit Stacheln herausragen. Und diese spikes Bindung an menschlichen Zellen.

Wie viele Stämme von Noroviren existieren?

Jung: 30 oder mehr. Eine Sorte namens GII.4 ist verantwortlich für die Mehrzahl aller norovirus-Ausbrüche. Aber GII.4 wurde die Struktur völlig unbekannt.

Warum hat sich niemand konzentriert sich auf Ausbruch-Stämme “ – Struktur bis jetzt?

Jung: Bevor der Beschluss revolution von cryo-EM, der einzige Weg, Sie zu lösen, high-res-Strukturen wurde durch Röntgen-Kristallographie. Ich habe versucht, kristallisiert Noroviren bevor wir unsere eigenen cryo-EM Mikroskop, sondern nur ein Stamm gearbeitet—es war die eine, die war vorher gelöst. Ich denke, das ist, warum niemand lösen konnte anderen Strukturen.

Wie funktioniert der cryo-EM zu arbeiten?

Joshua-Tor: legen Sie Ihre Probe auf eine kleine Kupfer-Gitter und setzen Sie es in diesem Apparat, die Blätter eine dünne Schicht der Probe auf das grid. Dann werden Sie sehr schnell Tauchen es in flüssiges Ethan, das friert die Probe und bewirkt, dass das Wasser im inneren zu Glas (nennen wir es amorphes Eis). Das bedeutet, dass es nicht form Kristalle, die nicht mit dem Bild. Es hilft auch, den Schutz der biologischen Proben von Strahlenschäden durch das Mikroskop die Elektronen.

Als Nächstes legen Sie die gefrorenen-Netz in das Mikroskop, und das trifft die Probe mit einem Elektronenstrahl. Sie erhalten dann die Bilder von Ihrem virus-Partikel.

Cryo-EM wurde, um für eine Weile. Was gibt ‚ s neues?

Joshua-Tor: In den letzten Jahren, wird die Kryo-EM hat sich sehr stark—im Hinblick auf die Geschwindigkeit der Kameras und die Magnete, die präzise Steuerung der Elektronen, die‘ Weg.

Wenn man eine Probe mit Elektronen, es bewegt sich ein wenig, so kann man einen Unschärfe-Effekt. Aber [Studie Mitverfasser] Nikolaus Grigorieff [von HHMI ‚ s Janelia Research Campus] eine Technik entwickelt, mit der Sie sammeln Filme statt Bilder und dann rechnerisch richten Sie die beweglichen Teilchen. All diese Dinge lassen uns viel höher aufgelösten Daten als das, was wir immer waren, vor.

Wie hat sich den norovirus outbreak strain unterscheiden sich von der bekannten Sorte?

Jung: Es stellt sich heraus, dass die shell-Dimensionen sind anders—viel größer. Es ist auch von einer größeren Anzahl von Komponenten.

Joshua-Tor: James nennt es die shape-shifting-virus. Die Organisation der spikes, die sprechen, um die Zellen im Körper sind anders positioniert. Sie wissen, wie Babys Spielzeug haben Bälle mit Noppen auf Sie zu greifen? Das ist es, was der virus aussieht, aber die Knöpfe sehen alle ein wenig anders—so, dass ist wichtig.

Warum?

Joshua-Tor: denken Wir daran, wie die regler interagieren mit menschlichen Zellen beeinflussen können Virulenz. Und James entdeckte, dass es eine Zink-ion, das hilft, die Knöpfe zu organisieren, in einer bestimmten Weise zu fördern, die Bindung an menschlichen Zellen.

Ist es üblich, die für die virale Stämme unterscheiden sich im Aussehen?

Joshua-Tor: Es ist nicht üblich, aber es ist nicht unerhört. Es war nicht erwartet, für Noroviren.

Wie kann das wissen über diese Schalen helfen uns?