Akademik

Белковая оболочка вируса, сформированная путем самосборки одного или нескольких белков в геометрически упорядоченную структуру

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 путём 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.

• Народицкий Борис Савельевич, д.б.н.
• Ширинский Владимир Павлович, д.б.н.
• Нестеренко Людмила Николаевна, к.б.н.

1. Alberts B. et al. Molecular Biology of the Cell/ Alberts B., Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K. and Walter P.-4th ed.- New York:Garland Publishing, 2002 - 265 p.
2. Атабеков И.Г. Применение вирусных структур в качестве инструментов нанотехнологий // Рос. нанотехнологии - т.3, № 1-2, 2008 - С. 130-139
3. Mao C., Flynn C.E., Hayhurst A., Sweeney R., et al. Viral assambly of oriented quantum dot nanowires.// PNAS - V.100, 2003 - P. 6946-51
4. Huang Y., Chiang C.Y., Lee S.K., Gao Y., at al. Programmable assembly of nanarchitectures using genetically modified viruses // Nano letters - V.5, 2005 - P.1429-34
5. Nam K.T., Kim D-W, Yoo P.J., Chiang C-Y, et al. Virus-Enabled Synthesis and Assembly of Nanowires for Lithium Ion Battery Electrodes // Science - V.312, 2006 - P.85–888
6. Chao C., Daniel M.D., Quinkert Z.T., et al. Nanoparticle-templeted assembly of viral protein cages // Nano Letters - V.6 -№4, 2006 – P.611-615
7. Falkner J.C., Turner M.E., Bosworth J.K., Trenter T.J. et al. Virus crystals as nanocomposite scaffolds // J Am Chem Soc - V.127, 2005 - P.5274-5275