Forrige uke beviste forskere at elektronene er runde - en oppdagelse som kastet fysikere i en halespinn. Nå kan andre forskere være like forferdet over å høre at det motsatte er sant om et annet tvilsomt tema: sfæriske virus. Viser seg at de ikke er så runde som alle trodde, finner en ny studie.
Ved å sette følelsene til skuffede sfærelskere til side, kan funnene spille en viktig rolle innen virologi: De kan påvirke hvordan virus studeres og kan påvirke strategier som brukes til å behandle virussykdommer, ifølge studien.
Visse typer virus er icosahedral, eller 20-sidig. Siden 1950-tallet ble disse virusene sett på som symmetriske sfærer, med 20 trekantede fasetter likt fordelt konsentrisk over overflatene.
Den lenge antatte geometrien til disse virusene ble formet av forskernes forståelse av hvordan proteiner replikerer, noe som antydet at virus ble bygd fra mange identiske kopier av den samme proteinstrukturen, sa studiens medforfatter Michael Rossmann, professor i Institutt for biologisk avdeling Vitenskap ved Purdue University i Indiana. Alle disse identiske kopiene ville derfor komme sammen for å danne en symmetrisk form.
Faktisk forsterket undersøkelse av sfæriske virus under mikroskopet siden 1950-tallet forestillingen om deres symmetri. Det viste seg imidlertid at forskere ikke så hele bildet.
Så det kom som en stor overraskelse da Rossmann og kollegene oppdaget at flaviviruses - en slekt som inkluderer Zika og dengue - var asymmetriske, forklarte han.
"Fordi alle studier av virus har antatt symmetri i mange tiår, hadde vi ikke sett på virus med tilstrekkelig omhu. Vi la til grunn antagelser som overstyrer disse variasjonene," sa Rossmann til Live Science.
En humpete overflate
I den nye studien, publisert online 22. oktober i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences, brukte Rossmann og hans kolleger kryo-elektronmikroskopi, eller cryo-EM, for å generere høyoppløselige 3D-modeller av et flavivirus. Ved å avkjøle prøver til ekstreme temperaturer, avslører cryo-EM detaljer om virus på atomnivå.
Fordi sfæriske virus ble antatt å være perfekte sfærer, ble denne tilnærmingen vanligvis avsluttet med en prosesseringsteknikk kjent som et symmetribehov, noe som skapte en symmetrisk modell fra dataene, rapporterte forskerne.
For den nye studien, utelot forskerne det siste trinnet. De så på umodne og modne Kunjin-virus (en undertype av West Nile-viruset), og i begge former fant de humper som stakk ut på den ene siden av viruset. Med andre ord farvel symmetri.
Disse ujevnhetene tar form når et ungt virus knopper fra et annet virus inne i en vertscelle, ifølge studien. Mens proteiner i det nye virusets ytre membran krypterer for å lukke åpningen, danner de en form som ikke er like perfekt som de andre fasettene på virusets overflate, sa studieforfatter Richard Kuhn, også professor ved Purdues avdeling for biologisk Sciences.
"Halsen på denne spirende partikkelen blir veldig smal når den klemmer seg sammen, og de omkringliggende skallet begynner å treffe hverandre," sa Kuhn i en uttalelse. "Vi tror at de kanskje ikke tar riktig antall proteiner for å lage en icosahedron, og resultatet er en partikkel som har en forvrengning på den ene siden."
Forskerne oppdaget også at umodne virus hadde irregulært plassert nukleokapsider, eller kjernestrukturer. I unge virus lå kjernen nærmere den ene siden av det ytre skallet, selv om den omplasserte seg til sentrum da viruset modnet, skrev forskerne i studien.
Disse nyvunne uregelmessighetene gir sannsynligvis innsikt i hvordan nye virus samler seg når de vokser i en infisert celle, og avdekke disse funksjonene og hvordan de fungerer kan tilby forskere nye mål for antiviral behandling, sa Rossmann.
"Eventuelle antivirale virkninger ved å forstyrre det normale løpet av virusets livssyklus - en måte å forstyrre det på er å stoppe den første samlingen av viruset," sa han.
