Forskare har på atomnivå kartlagt vad som sker i en viruspartikel när kroppstemperaturen höjs. Då byter virusets dna form och kan snabbt infektera celler.
Virus saknar egen ämnesomsättning och förmåga till celldelning. De är därför helt beroende av en värdcell för att kunna föröka sig. Genom att kapa cellens inre maskineri kan de producera nya viruspartiklar som frigörs, sprids vidare och infekterar andra celler.
I de flesta fall omsluts virusets genetiska material, dna, av ett skyddande proteinskal som kallas kapsid. En forskargrupp vid Lunds universitet arbetar med att förstå hur det går till när viruset skjuter ut sitt genetiska material från kapsiden och in i celler, och vad som orsakar att virusets dna kan ta sig ut.
Virusets dna reagerar på värme
I en uppmärksammad studie från 2014 såg forskarna att det verkar ske en plötslig förändring med virusets genetiska material när det utsätts för en infektionstemperatur runt 37 grader.
– Ju mer vi höjde värmen, desto styvare blev virusets dna. Och så plötsligt vid infektionstemperaturen hände något. Det var det som att det inte fanns något dna kvar i viruspartikeln – styvheten försvann, säger Alex Evilevitch som är professor i cellbiologi vid Lunds universitet.
Forskarna har därefter gått vidare med att mer i detalj kartlägga vad som sker vid temperaturhöjningar. Som modell har forskarna studerat vad som sker när fagvirus – virus som angriper bakterier – utsätts för temperaturhöjningar.
– Att se hur DNA ser ut i en viruspartikel gör man inte i en handvändning. Deras genetiska material är ömtåligt, svåravbildat och dessutom är fagvirus väldigt små – cirka tio gånger mindre än en bakteriecell, säger Alex Evilevitch.
Genetiskt material blir vätskeliknande
Forskarna har använt en synkotronanläggning med neutronljus för att avbilda strukturen på fagvirusets dna och hur den så kallade kapsiden förändras i olika temperaturer.
Den nya studien visar att den omgivande temperaturen har avgörande betydelse när kapsiden öppnas och dna ”brister ut” och tar sig in i värdcellen. Cellen infekteras så att fagvirus-partiklarna kan delas och spridas till intilliggande bakterieceller.
– När temperaturen höjs, byter virusets genetiska material form samt densitet och blir mer vätskeliknande – vilket leder till att det snabbt injiceras i cellen, säger Alex Evilevitch.
– Vi har också sett att själva förändringen av strukturen på dna är direkt kopplat till hur potent viruset är på att infektera värdcellen.
Kan ha betydelse för antivirala läkemedel
Ökad kunskap om hur dna-processen fungerar handlar om att på sikt kunna utveckla läkemedel. Forskarna vill förstå hur dna och rna kan packas ihop i mycket små volymer. De vill också förstå hur det kan injiceras så snabbt i cellen vid infektionstillfället.
– Detta ger oss större förståelse för hur snabbt dna kan ta sig ut från viruset och in i cellen och kan ha betydelse för hur man kan slå av och på ett virus – alltså grundprincipen för utveckling av nya antivirala medel. Det kan också ha betydelse för hur man packar nukleinsyror för genterapisyfte, säger Alex Evilevitch.
Kan man då tolka studien som att högre kroppstemperatur ökar risken för infektionsspridning?
– Resultaten pekar i den riktningen. Strukturen på virusets genetiska materialet och dess mekaniska egenskaper förändrades redan när kroppstemperaturen höjs till 37 grader. Vi ser också att en temperaturökning påverkar hastigheten på virusspridningen, säger Alex Evilevitch och fortsätter:
– Detta har vi dock än så länge visat i cellkultur i vårt laboratorium och framtida studier krävs där man även behöver väga in andra faktorer som påverkar infektionsförloppet, som exempelvis immunsvaret.
Vetenskaplig studie:
Temperature-induced DNA density transition in phage λ capsid revealed with contrast-matching SANS, Pnas.
Kontakt:
Alex Evilevitch, professor i cellbiologi vid Lunds universitet, alex.evilevitch@med.lu.se
