ИСТИНА

Гибкие нитевидные растительные вирусы трудны для структурного изучения методом малоуглового рентгеновского рассеяния (МУРР) из-за их размеров (длина 500-700 нм) и их структурного полиморфизма. А вирус картофеля (АВК) принадлежит к роду потивирусов, приносящих значительный экономический урон сельскому хозяйству. Данных о структуре АВК высокого разрешения нет, однако в 2019 г. удалось с помощью крио-электронной микроскопии (ЭМ) получить структуру похожего на АВК потивируса YВК [1]. Вирионы потивирусов содержат в составе белков оболочки (БО) неупорядоченные N-домены, функция которых не ясна. В настоящей работе мы провели сравнительное исследование структур интактных и частично деградированных вирионов АВК (без 32-х аминокислот в каждом из N-концевых доменов (АВК∆32) с помощью МУРР. Данные рассеяния образцов в растворе были получены на линии P12 BioSAXS (EMBL, Гамбург). Согласно данным просвечивающей ЭМ вирионы АВК∆32 морфологически ничем не отличались от интактных. В то же время, экспериментальный профиль рассеяния образца интактных вирионов АВК отличался от деградированных АВК∆32 смещением положения брегговского максимума, что предполагало изменение параметров спиральности вириона. При этом, кривые МУРР в координатах Кратки практически совпали на интервале вектора рассеяния 0,2 < s < 0,5 Å–1, что говорило об одинаковой степени компактности вирусных частиц. Тонкое структурное моделирование вирионов было выполнено с использованием доступной кристаллографической модели потивируса YВК (PDB:6hxx) [1] поскольку первичные структуры БО YВК и АВК имели высокую гомологичность (64% идентичных а.а.). Фрагмент из 4-х витков YВК∆43 (без 43 N-концевых а.а.) был многократно воспроизведен вдоль винтовой оси для построения моделей, содержащих 2-48 витков (18-420 субъединиц) с максимальной длиной ~1700 Å. С помощью программы CRYSOL [2] была рассчитана кривая рассеяния и вычислены структурные инварианты YВК∆43 (молекулярная масса M, радиус инерции Rg и исключенный объем V), которые затем сравнили с инвариантами, рассчитанными для интактного и частично деградированного вириона АВК в растворе. Значения инвариантов, определенных для вирионов АВК и АВК∆32, оказались близки к значениям реконструированной модели YВК∆43 с 48 витками. Кривые рассеяния деградированных вирионов АВК∆32 лучше коррелируют с данными от модели YВК∆43 чем интактные вирионы АВК, что подтверждает значимый вклад в рассеяние разупорядоченных N-доменов. Впервые структурные данные низкого разрешения нитевидных вирионов потивирусов были получены в растворе в условиях, близких к естественным. Данные МУРР указывали на возможное изменение структурных параметров вириона АВК, вызванное удалением N-доменов, при сохранении степени компактности частиц, и подтверждали высокую вариабельность структуры гибких потивирусов в отличие от палочковидных вирионов ВТМ [3]. Анализ подобных наноразмерных объектов важен для их биомедицинского и биотехнологического применения. 1. Kezar, A., Kavcic, L., Polak, M., Novacek, J., et al. (2019) Structural basis for the multitasking nature of the potato virus Y coat protein, Sci Adv, 5, eaaw3808, doi: 10.1126/sciadv.aaw3808. 2. Svergun, D., Barberato, C., and Koch, M. H. J. (1995) CRYSOL– a Program to Evaluate X-ray Solution Scattering of Biological Macromolecules from Atomic Coordinates, J. Appl. Crystallogr., 28, 768-773, doi: 10.1107/s0021889895007047. 3. Ксенофонтов А. Л., Петухов М. В., Прусов А. Н., Федорова Н. В., Штыкова Э. В. Характеристика вирионов и реполимеров белка оболочки вируса табачной мозаики в растворе методом малоуглового рентгеновского рассеяния. Биохимия, 85(3):360–368, 2020. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (18-04-00525а) и Министерства науки и высшего образования в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН в части проведения экспериментов МУРР.