ИССЛЕДОВАНИЕ НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БЕЛКА СЛИЯНИЯ ВИРУСА ГРИППА С МЕМБРАНОЙ-МИШЕНЬЮ
Фролов В. А., Самсонов А. В.
Институт Электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, 117071 Москва
Гемагглютинин (ГА), гликопротеин
оболочечной мембраны вируса гриппа, при инфицировании клетки опосредует
слияние вирусной мембраны с клеточной (эндосомальной) мембраной.
На начальной стадии слияния ГА формирует между внутренностью эндосомы
и цитоплазмой узкий канал - пору слияния. Затем пора расширяется,
обеспечивая возможность инжекции вирусной РНК в цитоплазму. Целью
данной работы было изучение начальных стадий взаимодействия ГА
с мембранами, а именно, выяснение характера индуцированных ГА
структурных перестроек липидных бислоев мембран, приводящих к
слиянию. В работе была использована модельная система: NIH 3T3
HAb2 клетки, экспрессирующие ГА (тип Н2), сливались с бислойной
липидной мембраной (БЛМ). Слияние клеток с БЛМ фиксировали, измеряя
электрический адмиттанс плоской мембраны синхронно с записью перераспределения
флуоресцентного липидного зонда родамин-фосфатидилэтаноламина
(Р-ФЭА) с окрашенной БЛМ на HAb2 клетки. Мы варьировали соотношение
компонентов в смеси липидов дифитаноилхолин/дифитаноилэтаноламин
(ДФФХ/ДФФЭ) от 30 % по массе ДФФЭ до 0 %. При этом наблюдалось
качественное изменение картины слияния. После индукции слияния
снижением рН до 4,8 клетки НАb2 в течение 100-150 секунд полностью
сливались с БЛМ, содержащими 30 % ДФФЭ, что фиксировалось по увеличению
ёмкости плоской мембраны на 15-20 пФ (ёмкость мембраны НАb2 клетки)
и перетеканию мембранной краски. Для БЛМ из чистого ДФФХ наблюдался
лишь медленный необратимый рост проводимости мембраны-мишени (до
10-20 нСм для одной клетки) и перераспределение Р-ФЭА с БЛМ на
мембрану клетки. При этом удаление клетки с БЛМ микроманипулятором
приводило к скачкообразному уменьшению проводимости БЛМ практически
до исходного уровня. Однако флуктуации проводимости БЛМ (амплитудой
до 300-700 пСм) фиксировались после отрыва клетки еще в течении
десятков секунд. Таким образом, можно предположить, что на этой
стадии между мембранами образуются прочные липидно-протеиновые
сшивки. Анализ динамики изменения адмиттанса БЛМ показал, что
после инициации конформационных перестроек ГА при снижении рН,
ГА индуцирует в мембране-мишени (БЛМ в данной модельной системе)
дискретные проводящие дефекты до открытия поры слияния. Такая
утечка в мембране-мишени, по всей вероятности, вызывается внедрением
в неё "пептидов слияния" - гидрофобных участков
ГА, экспонируемых белком в результате конформационных перестроек.
Сборка комплекса слияния из нескольких тримеров ГА (розетки) происходит
в результате кооперативного взаимодействия (агрегации) "пептидов
слияния" в мембране-мишени по типу сборки канала из мономеров
аламетицина (пептида-каналоформера). Мы предполагаем, что в результате
агрегации нескольких "пептидов слияния" в липидном бислое
образуются дефекты отрицательной суммарной кривизны, замыкание
которых на противоположную мембрану приводит к возникновению локальных
липидных перемычек-сталков между взаимодействующими мембранами.
Повышение содержания в мембране-мишени липидов с отрицательной
спонтанной кривизной должно приводить к увеличению вероятности
формирования дефектов отрицательной кривизны, а следовательно,
что согласуется с нашими данными, и к увеличению эффективности
слияния. Пора слияния формируется в результате дальнейшей эволюции
таких межмембранных перемычек.