eng
Выпуск #6/2023
А.И.Ахметова, Н.А.Никитин, М.В.Архипенко, О.В.Карпова, И.В.Яминский
3D-ВИЗУАЛИЗАЦИЯ И ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ ВИРУСОВ РАСТЕНИЙ МЕТОДАМИ БИОНАНОСКОПИИ
3D-ВИЗУАЛИЗАЦИЯ И ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ ВИРУСОВ РАСТЕНИЙ МЕТОДАМИ БИОНАНОСКОПИИ
Просмотры: 758
DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.6.338.344
Вирусы растений не имеют общих патогенов с млекопитающими, в связи с чем в последние годы разработки медицинских и ветеринарных биотехнологий на их основе получили активное развитие. К таким разработкам относится создание платформ для функционально-активных молекул, средств доставки лекарственных препаратов и биоконтрастирующих агентов. Изучение структуры, морфологии и особенностей строения поверхности вирусных частиц является важным направлением, позволяющим разрабатывать новые эффективные методы борьбы с вирусными инфекциями и сопутствующие инструменты молекулярной медицины. В данной работе методом АСМ были исследованы структура и свойства частиц вируса табачной мозаики в качестве модельного объекта. Продемонстрировано, что метод АСМ является подходящим инструментом для изучения вирусных частиц.
Вирусы растений не имеют общих патогенов с млекопитающими, в связи с чем в последние годы разработки медицинских и ветеринарных биотехнологий на их основе получили активное развитие. К таким разработкам относится создание платформ для функционально-активных молекул, средств доставки лекарственных препаратов и биоконтрастирующих агентов. Изучение структуры, морфологии и особенностей строения поверхности вирусных частиц является важным направлением, позволяющим разрабатывать новые эффективные методы борьбы с вирусными инфекциями и сопутствующие инструменты молекулярной медицины. В данной работе методом АСМ были исследованы структура и свойства частиц вируса табачной мозаики в качестве модельного объекта. Продемонстрировано, что метод АСМ является подходящим инструментом для изучения вирусных частиц.
Теги: bionanoscopy physics of living systems scanning probe microscopy tobacco mosaic virus virion бионаноскопия вирион вирус табачной мозаики сканирующая зондовая микроскопия физика живых систем
3D-ВИЗУАЛИЗАЦИЯ И ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ ВИРУСОВ РАСТЕНИЙ МЕТОДАМИ БИОНАНОСКОПИИ
А.И.Ахметова1, к.ф.-м.н., мл. науч. сотр., ORCID: 0000-0002-5115-8030
Н.А.Никитин2, д.б.н., проф., ORCID: 0000-0001-9626-2336
М.В.Архипенко2, к.б.н., ст. науч. сотр., ORCID: 0000-0002-5575-602X
О.В.Карпова2, д.б.н., проф., зав. каф., ORCID: 0000-0002-0605-9033
И.В.Яминский1, д.ф.-м.н., проф., ORCID: 0000-0001-8731-3947 / yaminsky@nanoscopy.ru
Аннотация. Вирусы растений не имеют общих патогенов с млекопитающими, в связи с чем в последние годы разработки медицинских и ветеринарных биотехнологий на их основе получили активное развитие. К таким разработкам относится создание платформ для функционально-активных молекул, средств доставки лекарственных препаратов и биоконтрастирующих агентов. Изучение структуры, морфологии и особенностей строения поверхности вирусных частиц является важным направлением, позволяющим разрабатывать новые эффективные методы борьбы с вирусными инфекциями и сопутствующие инструменты молекулярной медицины. В данной работе методом АСМ были исследованы структура и свойства частиц вируса табачной мозаики в качестве модельного объекта. Продемонстрировано, что метод АСМ является подходящим инструментом для изучения вирусных частиц.
Ключевые слова: вирус табачной мозаики, вирион, физика живых систем, сканирующая зондовая микроскопия, бионаноскопия
Для цитирования: А.И. Ахметова, Н.А. Никитин, М.В. Архипенко, О.В. Карпова, И.В. Яминский. 3D-визуализация и характеризация вирусов растений методами бионаноскопии. НАНОИНДУСТРИЯ. 2023. Т. 16, № 6. С. 338–344. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.6.338.344
Received: 22.09.2023 | Accepted: 25.09.2023 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.6.338.344
ВВЕДЕНИЕ
Вирус табачной мозаики (ВТМ) является эталонным образцом для многих исследований, он поражает растения семейства пасленовых, такие как табак, томат или перец, вызывая характерные мозаичные узоры, особенно на растениях табака, но безвреден для млекопитающих. ВТМ представляет собой вытянутую полую частицу длиной 300 нм, высотой 18 нм, в которой капсид, состоящий из 2130 субъединиц белка оболочки, образует спираль, внутрь которой заключена геномная одноцепочечная РНК [1]. Благодаря простоте структуры, безопасности для человека, устойчивости и доступности ВТМ является излюбленным объектом исследования для различных областей науки, включая молекулярную вирусологию, структурную биологию, биоинженерию и многих других.
Изучение взаимосвязи между механическими свойствами, структурой и функциями вирусных частиц открывает способы их применения в новом качестве в биотехнологиях. Последние исследования демонстрируют возможность использования ВТМ в качестве микроэлектронных устройств, компонентов вакцин и систем доставки лекарств для лечения рака [2–6]. Атомно-силовая микроскопия является хорошим инструментом, который позволяет получать 3D-изображение объектов и выполняет роль контроля чистоты и качества препарата для целей биомедицины. С помощью атомно-силовой микроскопии исследовались особенности адгезии вируса табачной мозаики к слюде и графиту, взаимная ориентация вирусных частиц на подложке и ее возможное влияние на вирус, рассматривались различные варианты химической модификации поверхности слюды для усиления адгезии вирусных частиц [7].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Вирус табачной мозаики (ВТМ), штамм U1 из коллекции кафедры вирусологии МГУ, был накоплен в растениях табака (Nicotiana tabacum L.) сорта Samsun. Растения N. tabacum выращивали до стадии формирования 5–6 больших листьев в теплице с дополнительным освещением (натриевые лампы высокого давления) при температуре 22–25 °С. Растения инфицировали методом механической инокуляции. В качестве инфекционного материала использовали суспензию ранее выделенного и очищенного вируса в концентрации 50 мкг/мл. Через 1–2 недели после заражения развиваются симптомы системного поражения растения: наблюдаются мозаичные симптомы в виде чередующихся светло-зеленых и темно-зеленых участков, часто сопровождаемые появлением аномалий в виде локальных вздутий, четко наблюдаемое при сравнении с контрольным здоровым растением. Листья зараженных растений собирали через три недели после заражения, фасовали и замораживали (–18 °С). ВТМ был выделен и очищен с помощью метода дифференциального центрифугирования как описано ранее [8].
Вирусный осадок растворяли в 0,01 М трис-НС1 рН 7.8. Раствор ВТМ осветляли при помощи низкоскоростного центрифугирования при 10000 g 15 мин. Проводили отбор пробы объемом 0,05 мл для определения концентрации ВТМ и чистоты препарата.
Качество выделенного препарата ВТМ (наличие примесей, морфология и размеры частиц) контролировали методами спектрофотометрии, электрофоретического анализа и трансмиссионной электронной микроскопии (TЭM). Для анализа методом трансмиссионной электронной микроскопии (TЭM) препарат ВТМ сорбировали на медных сетках для электронной микроскопии, покрытых коллодиевой пленкой, дополнительно стабилизированной напылением углерода, проводили негативное контрастирование 2%-ным раствором уранилацетата и анализировали с помощью электронного микроскопа JEM-1011 (JEOl, Япония). Анализ размеров проводили с помощью программного обеспечения ImageJ (NIH, США).
3D-морфология вирусных частиц исследовалась с помощью СЗМ "ФемтоСкан" на воздухе на подложках из графита и слюды в резонансном режиме, кантилевер NSG10, обработка изображений осуществлялась в ПО "ФемтоСкан Онлайн" [9].
РЕЗУЛЬТАТЫ
При исследовании ВТМ методом АСМ очень важна тщательная пробоподготовка. Требуется правильно иммобилизовать частицы на подложке, зачастую необходима неоднократная отмывка образца, что приводит к возможному изменению геометрии частицы и изменению соотношения ее размеров из-за взаимодействий вирус-подложка [10, 11].
Анализ препарата ВТМ методом TЭM подтвердил наличие частиц палочковидной формы со средней длиной около 300 нм и диаметром около 18 нм (рис.1). Какой-либо контаминации препарата растительным или вирусным материалом другой природы не обнаружено.
Концентрацию ВТМ в очищенном препарате определяли, используя коэффициент экстинкции: Е 260 нм 0.1% = 3.0. Соотношение А260/А280 составило 1,2, что характеризует высокоочищенные препараты ВТМ и свидетельствует о том, что препарат состоит из 95 %-ного белка и 5%-ного РНК.
При анализе ВТМ методом электрофореза в денатурирующем градиентном полиакриламидном геле детектировалась одна белковая полоса, соответствующая по электрофоретической подвижности белку оболочки ВТМ (рис.2, дорожка 2). Других белковых зон в геле, окрашенном Кумасси G-250, обнаружено не было.
Методом АСМ получены трехмерные изображений вирусов на воздухе на графите и на слюде образца в концентрации 0,1 мг/мл (рис.3 и 4). Для получения хороших изображений потребовалась неоднократная промывка, характер которой значительно влияет на количество вирусных частиц, адсорбированных на поверхности.
Высота вирусных частиц на слюде и на графите составляет в среднем 16 нм ±0,8. Длина вирусных частиц варьируются от 200 нм до 2 мкм, так как частицы могут ломаться в процессе пробоподготовки и выстраиваются встык друг другу.
На изображениях на графите виден не только сам вирус, но и сегменты разрушенных вирусных частиц, высота сегментов варьируется 0,8–2,8 нм, радиус 22–36 нм (рис.3).
Известно, что при выделении и очистке ВТМ вирусные частицы могут разрушаться с образованием более коротких фрагментов спирали, вплоть до мономеров белка оболочки. В отсутствие нуклеиновой кислоты основным типом агрегатов, образующихся из белка оболочки ВТМ в условиях низкой ионной силы раствора и нейтрального значения pH, являются 20S-диски (короткие двухслойные фрагменты спирали) из 34 субъединиц белка оболочки [12]. Вероятно, данный тип частиц и наблюдается в поле зрения АСМ, помимо вирусных частиц ВТМ, поскольку они располагаются на поверхности торцевой части спиральной структуры.
АСМ позволяет идентифицировать вирусные частицы на поверхности подложек в виде трехмерных изображений. Вместе с тем, следует заметить, что наблюдаемые в АСМ размеры претерпевают изменения. Из-за взаимодействия вирусной частицы с подложкой и зондом АСМ дает несколько заниженное значение высоты частицы. При этом наблюдаемая ширина вирусной частицы по этим же причинам является завышенной.
ВЫВОДЫ
В рамках данной работы был получен препарат ВТМ и охарактеризован различными методами. На примере модельного фитовируса – вируса табачной мозаики – продемонстрирована возможность применения метода атомно-силовой микроскопии для исследования вирусных частиц.
Методом АСМ были получены трехмерные изображения вирусных частиц ВТМ на подложках графита и слюды в резонансном режиме, получены размеры и характер адсорбции частиц, а также сегментов вируса. В работе оценили чистоту образца, характерные геометрические размеры частиц, склонность частиц к разрушению в зависимости от используемой подложки.
Показано, что на графите частицы больше склонны к разрушению. Характер адсорбции частиц и качество изображения сильно зависят от процесса отмывки.
В дальнейшем методом АСМ планируется провести детальный анализ структуры поверхности вирусных частиц различной природы и измерение совокупности физико-химических свойств частиц, определенных с нанометровым пространственным разрешением с целью выявления возможности использования вирусных частиц при создании биотехнологий: носители, контейнеры для функционально активных молекул, вакцины.
БЛАГОДАРНОСТИ
Работа выполнена при поддержке Программы развития МГУ, проект № 23-Ш04-04
ИНФОРМАЦИЯ О РЕЦЕНЗИРОВАНИИ
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
Декларация о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Alonso J.M., Gorzny M.Ł., Bittner A.M. The physics of tobacco mosaic virus and virus-based devices in biotechnology. Trends in Biotechnology, 2013. Vol. 31. PP. 530–538.
Czapar A.E., Zheng Y.R., Riddell I.A., Shukla S., Awuah S.G., Lippard S.J., Steinmetz N.F. Tobacco mosaic virus delivery of phenanthriplatin for cancer therapy. ACS Nano. 2016. Vol. 10. PP. 4119–4126.
Nikitin N.A., Vasiliev Y.M., Kovalenko A.O., Ryabchevskaya E.M., Kondakova O.A., Evtushenko E.A., Karpova O.V. Plant viruses as adjuvants for next-generation vaccines and immunotherapy. VACCINES. 11. 2023. Vol. 8. P. 1372. https://doi.org/10.3390/vaccines11081372
Evtushenko E.A., Ryabchevskaya E.M., Nikitin N.A., Atabekov J.G., Karpova O.V. Plant virus particles with various shapes as potential adjuvants. Scientific reports. 2020. Vol. 10. P. 10365. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67023-4
Karpova O.V., Nikitin N.A. Plant viruses: new opportunities during a pandemic. Bulletin of the Russian Academy of Sciences. 2022. Vol. 92. PP. 731–736. https://doi.org/10.31857/S0869587322080072
Kondakova O.A., Evtushenko E.A., Baranov O.A., Nikitin N.A., Karpova O.V. Structurally Modified Plant Viruses and Bacteriophages with Helical Structure. Properties and Applications. Biochemistry. 2022. Vol. 87. PP. 727–739. https://dx.doi.org/10.1134/S0006297922060062
Dubrovin E.V., Kirikova M.N., Novikov V.K., Drygin Y.F., Yaminsky I.V. Study of the peculiarities of adhesion of tobacco mosaic virus by atomic force microscopy. Colloid Journal. 2004. Vol. 66, no. 6. PP. 673–678. https://doi.org/10.1007/s10595-005-0048-x
Trifonova E.A., Nikitin N.A., Kirpichnikov M.P., Karpova O.V., Atabekov I.G. Obtaining and characterization of spherical particles-new biogenic platforms. Bulletin of Moscow University. Series 16: Biology. 2014. Vol. 70. PP. 194–197.
Akhmetova A.I., Yaminsky I.V. FemtoScan Online software in virus research. NANOINDUSTRY. 2021. Vol. 14, no. 1. PP. 62–67. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2021.14.1.62.67
Dubrovin E.V., Drygin Y., Novikov V.K., Yaminsky I.V. Atomic force microscopy as a tool of inspection of viral infection. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine. 2007. Vol. 3, no. 2. PP. 128–131. https://doi.org/10.1016/j.nano.2007.01.005
Dubrovin E., Meshkov G., Yaminskiy I. Observation of the tobacco mosaic virus in the laboratory course of scanning probe microscopy. NANOINDUSTRY. 2014. Vol. 48, no. 2. PP. 46–48.
Dı´az-Avalos R., Caspar D.L. Structure of the stacked disk aggregate of tobacco mosaic virus protein. Biophys J 74. 1998. PP. 595–603. https://doi.org/10.1016/S0006-3495(98)77818-X
А.И.Ахметова1, к.ф.-м.н., мл. науч. сотр., ORCID: 0000-0002-5115-8030
Н.А.Никитин2, д.б.н., проф., ORCID: 0000-0001-9626-2336
М.В.Архипенко2, к.б.н., ст. науч. сотр., ORCID: 0000-0002-5575-602X
О.В.Карпова2, д.б.н., проф., зав. каф., ORCID: 0000-0002-0605-9033
И.В.Яминский1, д.ф.-м.н., проф., ORCID: 0000-0001-8731-3947 / yaminsky@nanoscopy.ru
Аннотация. Вирусы растений не имеют общих патогенов с млекопитающими, в связи с чем в последние годы разработки медицинских и ветеринарных биотехнологий на их основе получили активное развитие. К таким разработкам относится создание платформ для функционально-активных молекул, средств доставки лекарственных препаратов и биоконтрастирующих агентов. Изучение структуры, морфологии и особенностей строения поверхности вирусных частиц является важным направлением, позволяющим разрабатывать новые эффективные методы борьбы с вирусными инфекциями и сопутствующие инструменты молекулярной медицины. В данной работе методом АСМ были исследованы структура и свойства частиц вируса табачной мозаики в качестве модельного объекта. Продемонстрировано, что метод АСМ является подходящим инструментом для изучения вирусных частиц.
Ключевые слова: вирус табачной мозаики, вирион, физика живых систем, сканирующая зондовая микроскопия, бионаноскопия
Для цитирования: А.И. Ахметова, Н.А. Никитин, М.В. Архипенко, О.В. Карпова, И.В. Яминский. 3D-визуализация и характеризация вирусов растений методами бионаноскопии. НАНОИНДУСТРИЯ. 2023. Т. 16, № 6. С. 338–344. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.6.338.344
Received: 22.09.2023 | Accepted: 25.09.2023 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.6.338.344
ВВЕДЕНИЕ
Вирус табачной мозаики (ВТМ) является эталонным образцом для многих исследований, он поражает растения семейства пасленовых, такие как табак, томат или перец, вызывая характерные мозаичные узоры, особенно на растениях табака, но безвреден для млекопитающих. ВТМ представляет собой вытянутую полую частицу длиной 300 нм, высотой 18 нм, в которой капсид, состоящий из 2130 субъединиц белка оболочки, образует спираль, внутрь которой заключена геномная одноцепочечная РНК [1]. Благодаря простоте структуры, безопасности для человека, устойчивости и доступности ВТМ является излюбленным объектом исследования для различных областей науки, включая молекулярную вирусологию, структурную биологию, биоинженерию и многих других.
Изучение взаимосвязи между механическими свойствами, структурой и функциями вирусных частиц открывает способы их применения в новом качестве в биотехнологиях. Последние исследования демонстрируют возможность использования ВТМ в качестве микроэлектронных устройств, компонентов вакцин и систем доставки лекарств для лечения рака [2–6]. Атомно-силовая микроскопия является хорошим инструментом, который позволяет получать 3D-изображение объектов и выполняет роль контроля чистоты и качества препарата для целей биомедицины. С помощью атомно-силовой микроскопии исследовались особенности адгезии вируса табачной мозаики к слюде и графиту, взаимная ориентация вирусных частиц на подложке и ее возможное влияние на вирус, рассматривались различные варианты химической модификации поверхности слюды для усиления адгезии вирусных частиц [7].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Вирус табачной мозаики (ВТМ), штамм U1 из коллекции кафедры вирусологии МГУ, был накоплен в растениях табака (Nicotiana tabacum L.) сорта Samsun. Растения N. tabacum выращивали до стадии формирования 5–6 больших листьев в теплице с дополнительным освещением (натриевые лампы высокого давления) при температуре 22–25 °С. Растения инфицировали методом механической инокуляции. В качестве инфекционного материала использовали суспензию ранее выделенного и очищенного вируса в концентрации 50 мкг/мл. Через 1–2 недели после заражения развиваются симптомы системного поражения растения: наблюдаются мозаичные симптомы в виде чередующихся светло-зеленых и темно-зеленых участков, часто сопровождаемые появлением аномалий в виде локальных вздутий, четко наблюдаемое при сравнении с контрольным здоровым растением. Листья зараженных растений собирали через три недели после заражения, фасовали и замораживали (–18 °С). ВТМ был выделен и очищен с помощью метода дифференциального центрифугирования как описано ранее [8].
Вирусный осадок растворяли в 0,01 М трис-НС1 рН 7.8. Раствор ВТМ осветляли при помощи низкоскоростного центрифугирования при 10000 g 15 мин. Проводили отбор пробы объемом 0,05 мл для определения концентрации ВТМ и чистоты препарата.
Качество выделенного препарата ВТМ (наличие примесей, морфология и размеры частиц) контролировали методами спектрофотометрии, электрофоретического анализа и трансмиссионной электронной микроскопии (TЭM). Для анализа методом трансмиссионной электронной микроскопии (TЭM) препарат ВТМ сорбировали на медных сетках для электронной микроскопии, покрытых коллодиевой пленкой, дополнительно стабилизированной напылением углерода, проводили негативное контрастирование 2%-ным раствором уранилацетата и анализировали с помощью электронного микроскопа JEM-1011 (JEOl, Япония). Анализ размеров проводили с помощью программного обеспечения ImageJ (NIH, США).
3D-морфология вирусных частиц исследовалась с помощью СЗМ "ФемтоСкан" на воздухе на подложках из графита и слюды в резонансном режиме, кантилевер NSG10, обработка изображений осуществлялась в ПО "ФемтоСкан Онлайн" [9].
РЕЗУЛЬТАТЫ
При исследовании ВТМ методом АСМ очень важна тщательная пробоподготовка. Требуется правильно иммобилизовать частицы на подложке, зачастую необходима неоднократная отмывка образца, что приводит к возможному изменению геометрии частицы и изменению соотношения ее размеров из-за взаимодействий вирус-подложка [10, 11].
Анализ препарата ВТМ методом TЭM подтвердил наличие частиц палочковидной формы со средней длиной около 300 нм и диаметром около 18 нм (рис.1). Какой-либо контаминации препарата растительным или вирусным материалом другой природы не обнаружено.
Концентрацию ВТМ в очищенном препарате определяли, используя коэффициент экстинкции: Е 260 нм 0.1% = 3.0. Соотношение А260/А280 составило 1,2, что характеризует высокоочищенные препараты ВТМ и свидетельствует о том, что препарат состоит из 95 %-ного белка и 5%-ного РНК.
При анализе ВТМ методом электрофореза в денатурирующем градиентном полиакриламидном геле детектировалась одна белковая полоса, соответствующая по электрофоретической подвижности белку оболочки ВТМ (рис.2, дорожка 2). Других белковых зон в геле, окрашенном Кумасси G-250, обнаружено не было.
Методом АСМ получены трехмерные изображений вирусов на воздухе на графите и на слюде образца в концентрации 0,1 мг/мл (рис.3 и 4). Для получения хороших изображений потребовалась неоднократная промывка, характер которой значительно влияет на количество вирусных частиц, адсорбированных на поверхности.
Высота вирусных частиц на слюде и на графите составляет в среднем 16 нм ±0,8. Длина вирусных частиц варьируются от 200 нм до 2 мкм, так как частицы могут ломаться в процессе пробоподготовки и выстраиваются встык друг другу.
На изображениях на графите виден не только сам вирус, но и сегменты разрушенных вирусных частиц, высота сегментов варьируется 0,8–2,8 нм, радиус 22–36 нм (рис.3).
Известно, что при выделении и очистке ВТМ вирусные частицы могут разрушаться с образованием более коротких фрагментов спирали, вплоть до мономеров белка оболочки. В отсутствие нуклеиновой кислоты основным типом агрегатов, образующихся из белка оболочки ВТМ в условиях низкой ионной силы раствора и нейтрального значения pH, являются 20S-диски (короткие двухслойные фрагменты спирали) из 34 субъединиц белка оболочки [12]. Вероятно, данный тип частиц и наблюдается в поле зрения АСМ, помимо вирусных частиц ВТМ, поскольку они располагаются на поверхности торцевой части спиральной структуры.
АСМ позволяет идентифицировать вирусные частицы на поверхности подложек в виде трехмерных изображений. Вместе с тем, следует заметить, что наблюдаемые в АСМ размеры претерпевают изменения. Из-за взаимодействия вирусной частицы с подложкой и зондом АСМ дает несколько заниженное значение высоты частицы. При этом наблюдаемая ширина вирусной частицы по этим же причинам является завышенной.
ВЫВОДЫ
В рамках данной работы был получен препарат ВТМ и охарактеризован различными методами. На примере модельного фитовируса – вируса табачной мозаики – продемонстрирована возможность применения метода атомно-силовой микроскопии для исследования вирусных частиц.
Методом АСМ были получены трехмерные изображения вирусных частиц ВТМ на подложках графита и слюды в резонансном режиме, получены размеры и характер адсорбции частиц, а также сегментов вируса. В работе оценили чистоту образца, характерные геометрические размеры частиц, склонность частиц к разрушению в зависимости от используемой подложки.
Показано, что на графите частицы больше склонны к разрушению. Характер адсорбции частиц и качество изображения сильно зависят от процесса отмывки.
В дальнейшем методом АСМ планируется провести детальный анализ структуры поверхности вирусных частиц различной природы и измерение совокупности физико-химических свойств частиц, определенных с нанометровым пространственным разрешением с целью выявления возможности использования вирусных частиц при создании биотехнологий: носители, контейнеры для функционально активных молекул, вакцины.
БЛАГОДАРНОСТИ
Работа выполнена при поддержке Программы развития МГУ, проект № 23-Ш04-04
ИНФОРМАЦИЯ О РЕЦЕНЗИРОВАНИИ
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
Декларация о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Alonso J.M., Gorzny M.Ł., Bittner A.M. The physics of tobacco mosaic virus and virus-based devices in biotechnology. Trends in Biotechnology, 2013. Vol. 31. PP. 530–538.
Czapar A.E., Zheng Y.R., Riddell I.A., Shukla S., Awuah S.G., Lippard S.J., Steinmetz N.F. Tobacco mosaic virus delivery of phenanthriplatin for cancer therapy. ACS Nano. 2016. Vol. 10. PP. 4119–4126.
Nikitin N.A., Vasiliev Y.M., Kovalenko A.O., Ryabchevskaya E.M., Kondakova O.A., Evtushenko E.A., Karpova O.V. Plant viruses as adjuvants for next-generation vaccines and immunotherapy. VACCINES. 11. 2023. Vol. 8. P. 1372. https://doi.org/10.3390/vaccines11081372
Evtushenko E.A., Ryabchevskaya E.M., Nikitin N.A., Atabekov J.G., Karpova O.V. Plant virus particles with various shapes as potential adjuvants. Scientific reports. 2020. Vol. 10. P. 10365. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67023-4
Karpova O.V., Nikitin N.A. Plant viruses: new opportunities during a pandemic. Bulletin of the Russian Academy of Sciences. 2022. Vol. 92. PP. 731–736. https://doi.org/10.31857/S0869587322080072
Kondakova O.A., Evtushenko E.A., Baranov O.A., Nikitin N.A., Karpova O.V. Structurally Modified Plant Viruses and Bacteriophages with Helical Structure. Properties and Applications. Biochemistry. 2022. Vol. 87. PP. 727–739. https://dx.doi.org/10.1134/S0006297922060062
Dubrovin E.V., Kirikova M.N., Novikov V.K., Drygin Y.F., Yaminsky I.V. Study of the peculiarities of adhesion of tobacco mosaic virus by atomic force microscopy. Colloid Journal. 2004. Vol. 66, no. 6. PP. 673–678. https://doi.org/10.1007/s10595-005-0048-x
Trifonova E.A., Nikitin N.A., Kirpichnikov M.P., Karpova O.V., Atabekov I.G. Obtaining and characterization of spherical particles-new biogenic platforms. Bulletin of Moscow University. Series 16: Biology. 2014. Vol. 70. PP. 194–197.
Akhmetova A.I., Yaminsky I.V. FemtoScan Online software in virus research. NANOINDUSTRY. 2021. Vol. 14, no. 1. PP. 62–67. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2021.14.1.62.67
Dubrovin E.V., Drygin Y., Novikov V.K., Yaminsky I.V. Atomic force microscopy as a tool of inspection of viral infection. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine. 2007. Vol. 3, no. 2. PP. 128–131. https://doi.org/10.1016/j.nano.2007.01.005
Dubrovin E., Meshkov G., Yaminskiy I. Observation of the tobacco mosaic virus in the laboratory course of scanning probe microscopy. NANOINDUSTRY. 2014. Vol. 48, no. 2. PP. 46–48.
Dı´az-Avalos R., Caspar D.L. Structure of the stacked disk aggregate of tobacco mosaic virus protein. Biophys J 74. 1998. PP. 595–603. https://doi.org/10.1016/S0006-3495(98)77818-X
Отзывы читателей
