Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1087210.32607/20758251-2019-11-4-73-78Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleSurface Charge Mapping on Virions and Virus-Like Particles of Helical Plant VirusesКартирование заряда на поверхности вирионов и вирусоподобных частиц вирусов растений со спиральной структуройArkhipenkoM. V.АрхипенкоМ. В.
Russian Federation
markhipenko@gmail.comNikitinN. A.НикитинН. А.
Russian Federation
markhipenko@gmail.comBaranovO. A.БарановО. А.
Russian Federation
markhipenko@gmail.comEvtushenkoE. A.ЕвтушенкоЕ. А.
Russian Federation
markhipenko@gmail.comAtabekovJ. G.АтабековИ. Г.
Russian Federation
markhipenko@gmail.comKarpovaO. V.КарповаО. В.
Russian Federation
markhipenko@gmail.comDepartment of Virology, Lomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет им. М.В. Ломоносова15122019114VOL 11, NO4 (2019)ТОМ 11, №4 (2019)737828012020Copyright ©; 2019, Arkhipenko M.V., Nikitin N.A., Baranov O.A., Evtushenko E.A., Atabekov J.G., Karpova O.V.Copyright ©; 2019, Архипенко М.В., Никитин Н.А., Баранов О.А., Евтушенко Е.А., Атабеков И.Г., Карпова О.В.2019Arkhipenko M.V., Nikitin N.A., Baranov O.A., Evtushenko E.A., Atabekov J.G., Karpova O.V.Архипенко М.В., Никитин Н.А., Баранов О.А., Евтушенко Е.А., Атабеков И.Г., Карпова О.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10872

Currently, the assembly of helical plant viruses is poorly understood. The viral assembly and infection may be affected by the charge distribution on the virion surface. However, only the total virion charge (isoelectric point) has been determined for most plant viruses. Here, we report on the first application of positively charged magnetic nanoparticles for mapping the surface charge distribution of helical plant viruses. The charge was demonstrated to be unevenly distributed on the surface of viruses belonging to different taxonomic groups, with the negative charge being predominantly located at one end of the virions. This charge distribution is mainly controlled by viral RNA.

Особенности формирования вирионов у вирусов растений со спиральной структурой изучены недостаточно. Определенный вклад в понимание молекулярных механизмов сборки вирусных частиц и развития инфекции может внести изучение распределения заряда на поверхности вирионов. До настоящего времени у большинства вирусов определен только общий заряд вириона (изоэлектрическая точка). С целью изучения распределения заряда на поверхности спиральных вирусов растений нами впервые были использованы положительно заряженные магнитные наночастицы. Показано, что заряд у исследуемых вирусов распределен неравномерно, а зона с повышенной плотностью отрицательного заряда находится на одном торце вириона вирусов, принадлежащих к различным таксономическим группам. В формировании этой зоны ключевую роль играет вирусная РНК.

plant virusesmagnetic nanoparticlessurface charge mappingвирусы растениймагнитные наночастицыкартирование поверхностного зарядаThis work was supported by a Russian Foundation for Basic Research grant No. 18-04-00028.Работа поддержана грантом РФФИ № 18-04-00028.Javidpour L., Lošdorfer Božič A., Naji A., Podgornik R. // J. Сhem. Phys. 2013. V. 139. № 15. P. 154709.Losdorfer Božič A., Podgornik R. // J. Physics: Condensed Matter. 2017. V. 30. № 2. P. 024001.Carrillo P.J., Hervás M., Rodríguez-Huete A., Pérez R., Mateu M.G. // Sci. Rep. 2018. V. 8. № 1. P. 9543.Oster G. // J. Biol. Chem. 1951. V. 190. P. 55-59.Michen B., Graule T. // J. Appl. Microbiol. 2010. V. 109. № 2. P. 388-397.Nikitin N., Ksenofontov A., Trifonova E., Arkhipenko M., Petrova E., Kondakova O., Kirpichnikov M., Atabekov J., Dobrov E., Karpova O. // FEBS Lett. 2016. V. 590. № 10. P. 1543-1551.Trifonova E.A., Nikitin N.A., Kirpichnikov M.P., Karpova O.V., Atabekov J.G. // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2015. V. 70. № 4. P. 194-197.Ivanov P.A., Mukhamedzhanova A.A., Smirnov A.A., Rodionova N.P., Karpova O.V., Atabekov J.G. // Virus Genes. 2011. V. 42. № 2. P. 268-271.Karpova O.V., Tyulkina L.G., Atabekov K.J., Rodionova N.P. // J. Gen. Virol. 1989. V. 70. P. 2287-2297.Petrova E.K., Trifonova E.A., Nikitin N.A., Kondakova O.A., Atabekov J.G., Karpova O.V. // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2016. V. 71. № 1. P. 45-49.Atabekov J., Nikitin N., Arkhipenko M., Chirkov S., Karpova O. // J. Gen. Virol. 2011. V. 92. P. 453-456.Mukhamedzhanova A.A., Smirnov A.A., Arkhipenko M.V., Ivanov P.A., Chirkov S.N., Rodionova N.P., Karpova O.V., Atabekov J.G. // Open Virol. J. 2011. V. 5. P. 136-140.Nikitin N.A., Trifonova E.A., Petrova E.K., Borisova O.V., Karpova O.V., Atabekov J.G. // Sel’skokhozyaistvennaya Biologiya [Agricultural Biology]. 2014. V. 5. P. 28-34.Nikitin N., Trifonova E., Evtushenko E., Kirpichnikov M., Atabekov J., Karpova O. // PLoS One. 2015. V. 10. № 11. P. e0142415.Namba K., Pattanayek R., Stubbs G. // J. Mol. Biol. 1989. V. 208. № 2. P. 307-325.Wilson T.M.A., McNicol J.W.A. // Arch. Virol. 1995. V. 140. № 9. P. 1677-1685.Goelet P., Lomonossoff G.P., Butler P.J., Akam M.E., Gait M.J., Karn J. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1982. V. 79. № 19. P. 5818-5822.Klug A. // Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 1999. V. 354(1383). P. 531-535.Karpova O.V., Zayakina O.V., Arkhipenko M.V., Sheval E.V., Kiselyova O.I., Poljakov V.Yu., Yaminsky I.V., Rodionova N.P., Atabekov J.G. // J. Gen. Virol. 2006. V. 87. № 9. P. 2731-2740.Lomonossoff G.P., Butler P.J. // FEBS Lett. 1980. V. 113(2). P. 271-274.Liu N., Chen Y., Peng B., Lin Y., Wang Q., Su Z., Zhang W., Li H., Shen J. // Biophys. J. 2013. V. 105. № 12. P. 2790-2800.Atabekov J.G., Rodionova N.P., Karpova O.V., Kozlovsky S.V., Poljakov V.Yu. // Virology. 2000. V. 271. № 2. P. 259-263.Mukhamedzhanova A.A., Karpova O.V., Rodionova N.P., Atabekov J.G. // Dokl. Biochem. Biophys. 2009. V. 428. № 2. P. 239-241.Arkhipenko M.V., Nikitin N.A., Donchenko E.K., Karpova O.V., Atabekov J.G. // Acta Naturae. 2017. V. 9. № 4(35). P. 52-57.Wilson T.M.A. // Virology. 1984. V. 137. № 2. P. 255-265.Rodionova N.P., Karpova O.V., Kozlovsky S.V., Zayakina O.V., Arkhipenko M.V., Atabekov J.G. // J. Mol. Biol. 2003. V. 333. № 3. P. 565-572.Kaftanova A.S., Kiselev N.A., Novikov V.K., Atabekov J.G. // Virology. 1975. V. 67. № 1. P. 283-287.Karpova O.V., Arkhipenko M.A., Zayakina O.V., Nikitin N.A., Kiselyova O.I., Kozlovsky S.V., Rodionova N.P., Atabekov J.G. // Mol. Biol. 2006. V. 40. № 4. P. 628-634.Donchenko E., Trifonova E., Nikitin N., Atabekov J., Karpova O. // Adv. Virol. 2018. V. 2018. № 1973705. P. 1-11.