Viren können in winzigen Tröpfchen durch die Luft transportiert werden und dabei austrocknen, bleiben danach aber oft noch infektiös: Ein internationales Forschungsteam hat am European XFEL erstmals direkt beobachtet, wie sich die Proteinhüllen von Viren während der Dehydrierung verformen. Die Ergebnisse liefern neue Hinweise zur Widerstandsfähigkeit von Viren.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchten die Kapside des Bakteriophagen MS2, eines Modellvirus mit ikosaedrischer Form. Sie zerstäubten eine virushaltige Flüssigkeit in eine Probenkammer mit extrem niedriger Luftfeuchtigkeit und erzeugten so ein Aerosol. Die Tröpfchen trockneten dabei aus, bevor sie auf den XFEL-Strahl trafen.

Mithilfe der Einzelpartikel-Bildgebung sammelten die Forscher Beugungsmuster von Hunderttausenden einzelner Partikel. Dabei zeigte sich, dass die Kapside beim Übergang vom hydratisierten zum dehydrierten Zustand einknicken. Die Verformungen verliefen nicht gleichmäßig, sondern lokal und asymmetrisch. Molekulardynamik-Simulationen deuteten darauf hin, dass ein flexibles Segment des Kapsidproteins, die sogenannte FG-Schleife, eine entscheidende Rolle spielt.

Die Studie schließt eine Lücke zwischen theoretischen Vorhersagen und experimentellen Beobachtungen. Die strukturelle Anpassungsfähigkeit der Kapside könnte erklären, warum viele Viren nach Rehydrierung weiterhin infektiös bleiben. Die Ergebnisse könnten künftig zur Entwicklung antiviraler Strategien beitragen.

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen aus mehreren Ländern durchgeführt. Die Forscher planen weitere Untersuchungen unter realistischeren Bedingungen, etwa mit Ersatzstoffen für Speichel.

Original Paper:

High-throughput in situ single particle X-ray imaging of dehydrating viral capsids | Light: Science & Applications

Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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