— Олег Вячеславович, расскажите, пожалуйста, почему белок Gag так важен?

— Белок Gag отвечает за сборку вирусной частицы внутри инфицированной клетки. Когда клетка заражена вирусом, она начинает внутри себя производить новые вирусные РНК и новые вирусные белки. Дальше молекулы белка должны собраться вокруг РНК, добраться до клеточной мембраны, изогнуть её, чтобы получилась дочерняя вирусная частица, и, наконец, выйти наружу. Белок Gag регулирует весь этот процесс. Он состоит из четырёх компактных доменов, соединённых гибкими перемычками. Именно из-за этих гибких перемычек его сложно изучать целиком.

— Почему?

— Структуру белков часто изучают методом рентгеновской дифракции. Предварительно белки кристаллизуют, то есть выращивают из них монокристалл. Это сложная задача, но она является необходимым подготовительным этапом. Кристаллическая решётка работает как дифракционная решётка для рентгеновских лучей. Кристалл облучают с разных сторон и по темным пятнам – дифракционной картине – рассчитывают электронную плотность и координаты атомов.

Методом рентгеновской дифракции удалось построить структуры отдельных доменов белка Gag. Но как выглядит полноразмерный белок и, еще важнее, как молекулы белка собираются вместе, как они захватывают нуклеиновую кислоту, чтобы получился новый вирион – полностью сформированная вирусная частица, – неизвестно. Потому что белок Gag целиком не кристаллизуется.

Чтобы изучать такие некристаллизуемые белки, используется рассеяние от раствора – малоугловое рентгеновское рассеяние. С одной стороны, хорошо, что мы работаем не с искусственно выращенным кристаллом, а с белком, находящимся в растворе – в его естественных условиях, как если бы он находился в цитоплазме клетки. С другой стороны, математически решить обратную задачу рассеяния – по кривой рассеяния восстановить объект, на котором это рассеяние произошло, – однозначно невозможно. Потому что при рассеянии часть информации об объекте теряется, и то, что рассчитанный объект единственно возможный, недоказуемо. Поэтому приходится делать большую вычислительную работу: строить разные модели, рассчитывать кривую малоуглового рентгеновского рассеяния для каждой, выбирать те модели, кривая рассеяния для которых лучше всего совпадает с экспериментальными. Затем надо проверить, как модель согласуется с другими экспериментальными данными, полученными независимыми методами. Это сложные и длительные расчёты, для которых есть много разных программ, в том числе с привлечением искусственного интеллекта.

Вся работа от эксперимента на синхротроне до получения обоснованной структуры белка Gag заняла у нашей группы пять лет.

— Пять лет – это много.

— Это разумный срок для работы с большими данными. В 2019 году был проведен эксперимент: синхротронным излучением облучили образцы белков в растворе. Датчики записали тысячи кривых рассеяния. Потом мы обрабатывали результаты. Синхротрон нужен был потому, что он дает очень большую мощность излучения, а чем больше мощность, тем меньше шум и тем выше разрешающая способность метода.

— Каковы ваши главные результаты?

— Мы провели эксперименты при различных концентрациях белка в растворе. В низкой концентрации мы наблюдали только одиночные молекулы – мономеры белка. При высокой концентрации были обнаружены тримеры, то есть объекты, состоящие из трех молекул Gag. Важно отметить, что более крупные олигомеры или вирусоподобные частицы, в которых должно быть много сотен белковых цепей, в растворе не образовывались, хотя мы брали концентрации на порядок выше тех, которые имеются в цитоплазме зараженной клетки. Можно сказать, что молекулы Gag больше трёх не собираются. Следовательно, для сборки вирусного каркаса одного только раствора с белками Gag недостаточно. Белкам нужна какая-то опора, какая-то направляющая: или белки вокруг себя будет собирать молекула РНК, или клеточная мембрана сконденсирует на плоскости эти мономеры, после чего они начнут правильно выстраиваться.

Мы также определили форму тримеров: две цепи были собраны в плотное ядро, а одна оставалась вытянутой и гибкой. Возможно, именно она «оборачивается» вокруг РНК, чем инициирует дальнейшую сборку вирусной оболочки.

— Как ваши открытия помогут созданию новых противовирусных препаратов?

— В ИФХЭ РАН нельзя работать с вирусами: это объекты первого класса опасности. Даже не каждый вирусологический институт решится работать с вирусом иммунодефицита человека. Но белки Gag без генетического материала, без РНК, опасности не представляют. Поэтому в лаборатории биоэлектрохимии мы можем работать с этими белками и искать такие средства воздействия на белки Gag, которые останавливали бы сборку вируса на самой ранней стадии. Не подвергаясь биологической опасности, мы можем проводить исследования физико-химическими методами, которых в ИФХЭ РАН значительно больше, чем в биологических или медицинских институтах. Потом к нашим исследованиям подключатся вирусологи, и совместными усилиями можно рассчитывать на создание эффективного противовирусного средства.

Материал подготовлен: Ольга Макарова / Пресс-служба ИФХЭ РАН

В других источниках: Сетевое издание Коммерсантъ. Наука 28/10/2026