Jättevirus studerad i 3D med röntgenlaser

För första gången har forskare producerat en 3D-bild som avslöjar delar av den inre strukturen hos ett intakt virus. Studien som nu publiceras i Physical Review Letters utfördes med hjälp av en röntgenlaser vid SLAC National Accelerator Laboratory i Kalifornien.

- Ända sedan jag började med röntgenlaserforskning har detta varit drömmen, att skapa en 3D-bild av ett biologiskt prov. Det är fantastiskt och ett genombrott för forskningsfältet, säger Tomas Ekeberg, biofysiker vid Uppsala universitet och förstaförfattare till studien.

I experimentet sprejade forskarna en aerosol av aktiva Mimivirus i en tunn stråle in i den pulsade röntgenlaserstrålen. Virusen spred röntgenljuset vilket skapade ett distinkt ljusmönster på en detektor. Genom en sofistikerad analysmetod skapades en 3D-bild av hundratals bilder av olika virus från olika håll. 3D bilden visade både dess form och inre struktur.

Viruset, ett så kallat Mimivirus, tillhör en märklig klass av jättelika virus som upptäcktes så sent som för cirka tio år sedan.

Mimiviruset är så stort – många gånger större än ett vanligt virus och större än vissa bakterier – att det fram till 2003 troddes vara en bakterie. Forskning har senare upptäckt flera liknande jättevirus, vissa till och med större än mimivirus. Viruset har också en komplex genetisk kod med nära 1000 gener till skillnad från exempelvis HIV som bara har ett tiotal gener.

Forskare har försökt studera virusets inre för att lära sig mer om dess ursprung. Har de till exempel ”lånat” gener från sin värdorganism? Är de mer ursprungliga än cellbaserade organismer, eller har de utvecklats från dessa?

Även om forskarnas 3D bild inte visade högupplösta detaljer kunde forskarna ändå bekräfta ett innehåll som var tydligt osymmetriskt. Det stämmer väl överens med tidigare bilder som tagits på frysta prover med hjälp av en annan teknik, men med denna nya teknik finns goda förutsättningar att få mer detaljerade bilder på organismer i ett aktivt och naturligt tillstånd. Nyligen har forskarna kunnat visa 2D-bilder av intakta bakterier med samma teknik.

Janos Hajdu, professor i biofysik vid Uppsala universitet som varit pionjär inom fältet strukturbiologi med hjälp av röntgenlaser, har identifierat nästa steg.

- Nästa milstolpe är att avbilda stora, enskilda proteiner med samma teknik, säger han.

Läs mer om SLAC.

Läs artikeln i Physical Review Letters.

För frågor och anmälan, kontakta Tomas Ekeberg telefon: 018-4714584 e-post: ekeberg@xray.bmc.uu.se eller Janos Hajdu telefon: 070-4250194, e-post: janos@xray.bmc.uu.se.