Описание
Капсид состоит из отдельных белковых субъединиц (капсомеров), организованных в один или два слоя по двум типам симметрии — кубическому или спиральному. Основные функции капсида — защита вирусного генома от внешних воздействий, обеспечение адсорбции вириона (полностью сформированной инфекционной частицы) к клетке, проникновение его в клетку путем взаимодействия с клеточными рецепторами. Симметричность капсида позволяет компактно соединить необходимое для упаковки генома большое количество капсомеров. Формирование капсида напоминает процесс кристаллизации и протекает по принципу самосборки. Число капсомеров строго специфично для каждого вида и зависит от размеров и морфологии вирионов. Процедура самосборки позволяет получать как нативные вирусные частицы, так и частицы, состоящие из вирусного капсида и гетерологичной нуклеиновой кислоты, а также вирусоподобные частицы, не содержащие нуклеиновых кислот.
Симметрично организованные вирусные частицы или полученные на основе самосборки реполимеры вирусной белковой оболочки могут применяться в качестве матриц (строительных лесов) для создания различных бионеорганических материалов: нанотрубок, наноэлектродов, наноконтейнеров. Некоторые металлы (золото, платина) или металлосодержащие соединения (хлориды серебра, золота, платины, оксид железа, сульфиды кадмия и серы) могут связываться с белками вирусной оболочки на поверхности или во внутренней полости капсида. На основе металлизированных золотом и платиной капсидов в настоящее время разрабатываются наноустройства (нанопроводники, наноэллектроды, нанооптические зонды и др.).
Способность вирусов образовывать кристаллы также используется для получения трехмерных долгоживущих наноструктур. В кристаллическом состоянии вирусы образуют пористые строго симметричные структуры определенной архитектуры. Эти полости и каналы могут быть использованы для получения трехмерных нанокомпозитов благородных металлов.
Модификации белков капсида или их замены на структурные компоненты других вирусов, бактерий, а также на специализированные лиганды позволяют создавать мишень-специфические рекомбинантные вирусные наночастицы (РВН). Химические модификации белковой оболочки РВН, например, модификация полимерами, снижают иммунный ответ на белки оболочки РВН и помогают таким образом решить проблему защиты РВН от иммунных клеток организма-хозяина Вследствие этого возможно продление циркуляции РВН в организме-хозяине, снижение дозы вводимых РВН и токсических эффектов их введения. Подобные РВН могут быть использованы для целевой доставки лекарств, наночастиц терапевтического воздействия, компонентов генной терапии в клетки-мишени.
Иллюстрации
|
Иксоэдрический капсид аденовируса. |
Авторы
- Народицкий Борис Савельевич
- Нестеренко Людмила Николаевна
- Ширинский Владимир Павлович
Источники
- Alberts B., Johnson A., Lewis J. et al. Molecular Biology of the Cell. 4th ed. — N.Y.: Garland Publishing, 2002. — 265 p.
- Атабеков И. Г. Применение вирусных структур в качестве инструментов нанотехнологий // Рос. нанотехнологии. 2008. Т. 3, №1–2. С. 130–139.
- Mao C., Flynn C. E., Hayhurst A. et al. Viral assambly of oriented quantum dot nanowires // PNAS. 2003. V. 100. P. 6946–6951.
- Huang Y., Chiang C. Y., Lee S.K. et al. Programmable assembly of nanarchitectures using genetically modified viruses // Nano letters. 2005. V. 5. P. 1429–1434.
- Nam K. T., Kim D-W, Yoo P. J. et al. Virus-Enabled Synthesis and Assembly of Nanowires for Lithium Ion Battery Electrodes // Science. 2006. V. 312. P. 85–888.
- Chao C., Daniel M.D., Quinkert Z. T. et al. Nanoparticle-templeted assembly of viral protein cages // Nano Letters. 2006. V. 6, №4. P. 611–615.
- Falkner J. C., Turner M. E., Bosworth J. K., Trenter T. J. et al. Virus crystals as nanocomposite scaffolds // J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. P. 5274–5275.