ЗАПИСКИ СИСАДМИНА...
Настройка компьютера, полезные программы,
интернет и многое другое
  • >
  • Бионанотехнология – значимые свершения

Бионанотехнология – значимые свершения

Самоорганизация вирусов – спонтанная сборка вирусных капсидов на матрицах. Это хорошо изученный процесс самосборки биологических структур, которые рассматриваются как перспективы в нанотехнологии.

Вирусы и бактериофаги распространены в природе. Это простейшие автономные биосистемы. Напомним, что вирусы лишены возможности размножаться вне клетки хозяина. В то же время они являются независимыми системами. Причиной этому служит их собственный генетический материал, заключенный в оболочку.

Более изучен вирус мозаики табака. Именно ему была отведена роль первой молекулярной структуры, самосборка которой успешна продемонстрирована in vitro в 1957 году.

Как выглядит вирус табачной мозаики

В свое время Френкель-Конрат и Вильямс продемонстрировали спонтанное образование вирусных частиц при инкубации очищенных белков оболочки и РНК вируса. В этом случае, как и при самосборке рибосом, благодаря специфическому взаимодействию РНК и белков, происходит образование высокоупорядоченных трехмерных структур.

Из этого наблюдения следует, что вся информация о молекулах, необходимая для сборки вируса, содержится в его строительных блоках.

Далее эта структура образуется спонтанно, без подвода энергии извне. Например, в виде богатых энергией нуклеотидов (АТФ). Это свидетельствует о том, что образующаяся в результате самосборки структура является надмолекулярной структурой с минимальной свободной энергией.

Первые исследования структуры ВТМ были выполнены в середине прошлого столетия. В процессе опытов применялась электронная микроскопия, нашедшая широкое практическое применение в биологии. Было установлено, что вирусные частицы похожи на ровные полые стержни длиной около 300 нм, с внутренним диаметром – 4, а внешним – 18 нм. Каждая вирусная частица состоит не менее чем из 2 тыс. белковых субъединиц, расположенных по правозакрученной спирали, внутри которой находится молекула вирусной РНК.

Процесс самосборки ВТМ начинается со связывания белковых субъединиц – двухслойных дисков, с определенным местом или сайтом каркаса, роль которого играет вирусная РНК. После связывания с РНК конфигурация белковых молекул изменяется, в результате образуется спиральный нуклеопротеиновый комплекс.

Как и S-слои, наночастицы ВТМ представляют огромный интерес для нанотехнологии, так как их пространственная организация схожа с таковой наноструктуры, образующейся из неорганических соединений и С. В то же время в сравнении с большинством наноструктур из чистого С, неорганическими материалами, вирусные наночастицы образуются спонтанно, путем самосборки в мягких условиях.

Некоторые ученые металлизировали частицы ВТМ. В качестве инструмента они использовали химическое восстановление. В будущем генномодифицированные формы ВТМ, содержащие измененные белки, позволят решить ряд задач нанотехнологии.

Другая распространенная форма упорядоченных вирусных сборок – многогранник, сложенный из плоских субъединиц. В качестве примера можно привести капсид в форме икосаэдра. Подобные капсиды сложены из треугольных блоков, каждый из которых образован тремя идентичными белковыми субъединицами. Таким образом, для сборки целого капсида требуется 60 белковых субъединиц.

Читать другие новости

Квантовые компьютеры

Как рассказал один из создателей квантового компьютера, такое устройство сможет выполнять до сотни о...