Helfen! Wie kommt es, dass das Virus, das er gezeichnet hat, so schön ist? ! !

Auf der Erde bilden die miteinander verbundenen Straßen, die dicht gedrängten Gebäude, die Berge, Flüsse, Blumen, Pflanzen, Insekten, Fische usw. die makroskopische Welt, die unser menschliches Auge derzeit wahrnimmt.

Wenn wir die makroskopische Welt um das Zehntausend- oder sogar Hunderttausendfache vergrößern, erscheint vor unseren Augen eine völlig andere „neue Welt“. Wir nennen die „Ureinwohner“, die auf dieser Welt leben, Viren.

MERS-CoV

So wie wir Menschen anhand unserer Hautfarbe in verschiedene Rassen eingeteilt werden, werden auch Viren in verschiedene Typen eingeteilt, die hauptsächlich in DNA-Viren und RNA-Viren unterteilt werden.

DNA-Viren müssen die Abwehrschichten durchbrechen, um schließlich in den Zellkern einer biologischen Zelle einzudringen und dann heimlich ihr eigenes genetisches Material mit der biologischen DNA zu kombinieren und es zu transkribieren.

Eine vereinfachte Version der HBV-Replikation: Das Virus dringt in die Zelle ein; die äußere Membran löst sich auf; die virale zirkuläre DNA gelangt in den Zellkern; CCC-DNA wird erstellt; es wird in RNA transkribiert; Die RNA wird in eine neue Hülle verpackt. Es werden neue Viren produziert; Viren verlassen die Zelle. Bildquelle: researchfeatures

RNA-Viren müssen nicht in den Zellkern eindringen; Sie können ihr Ziel erreichen, solange sie sich in die Zelle einschleichen, da sie die Messenger-RNA im Körper imitieren können, um die Transkription der Proteasen und mehrerer Strukturproteine ​​zu steuern, die sie benötigen.

Beispielsweise handelt es sich beim neuen Coronavirus (COVID-19), das 2019 auftrat, um ein RNA-Virus und gleichzeitig um das größte aller RNA-Viren. Zu dieser Familie zählen auch das bekannte SARS-Virus, das MERS-Virus usw., die alle zu den Coronaviren zählen.

Um diese Viren bekämpfen zu können, müssen wir sie zunächst verstehen. Da wir das wahre Erscheinungsbild des Virus jedoch nicht mit unseren menschlichen Augen direkt erkennen können, bleibt uns nur ein Elektronenmikroskop.

Wie sehen diese Viren unter einem Elektronenmikroskop aus?

Zuvor hatte die renommierte Fachzeitschrift „The Lancet“ ein hochauflösendes Elektronenmikroskopfoto des neuartigen Coronavirus von 2019 veröffentlicht. Es sieht etwas rutschig aus und auf der Oberfläche befinden sich viele zylindrische Vorsprünge. Tatsächlich ist dies auch der Ursprung des Namens des Coronavirus. Es sieht aus wie kleine Kronen.

Bildquelle: The Lancet

Zusätzlich zu diesen Pseudofarbfotos, die direkt mit einem Elektronenmikroskop aufgenommen wurden, haben manche Menschen auch Farbmalerei verwendet, um Viren unter einem Elektronenmikroskop zu zeichnen, wie beispielsweise in der folgenden Abbildung des Coronavirus.

Bildquelle: RCSB Protein Database

Dieses Bild zeigt das Coronavirus, wie es in die Lungenbläschen eindringt, umgeben von Schleim, der von Atemwegszellen, Antikörpern und mehreren kleinen Proteinen des Immunsystems abgesondert wird.

Das Virus ist in eine Membran eingehüllt, die S-Protein (Spike-Protein), M-Protein (Membran-Protein), E-Protein (Hüllprotein) und N-Protein (Nukleokapsid-Protein) enthält.

Das S-Protein wird auch Spike genannt und dient hauptsächlich dazu, an der Oberfläche der Zellmembran zu haften und dem Virus beim Eindringen in die Zelle zu helfen.

Das M-Protein ist eine weitere Tarnschicht für das Virus, nachdem es in die Zelle eingedrungen ist, und es kann an der Organisation des inneren Nukleoproteins beteiligt sein.

Das E-Protein ist ein Membrankanal, der an der Virusknospenbildung beteiligt ist.

Im Inneren des Virus befinden sich zahlreiche Kopien des N-Proteins, die an die genomische RNA des Coronavirus binden. (Die entsprechende Position ist in der Abbildung unten dargestellt)

Nach der Lektüre fragen sich manche Studenten vielleicht: Sind die Strukturen dieser Viren wirklich korrekt?

Hier müssen wir den Autor dieses Gemäldes erwähnen, David S. Goodsell, ein Computerbiologe und wissenschaftlicher Illustrator.

Goodsell begann am 27. Januar mit dem Zeichnen der ersten Skizze des Coronavirus. Da er größten Wert auf die wahrheitsgetreue Wiedergabe wissenschaftlicher Fakten legte, griff er bei seiner Erstellung auf Elektronenmikroskop-Aufnahmen zurück und nutzte Methoden wie Röntgenkristallografie und biologische Computersimulation, um die räumliche Struktur zwischen Virusmolekülen und ihre Beziehung zueinander vollständig zu verstehen.

Allerdings gibt es zum neuen Coronavirus noch nicht viele Forschungsdaten, weshalb Goodsell eher auf das SARS-Virus verwies. Tatsächlich haben Coronaviren viele Gemeinsamkeiten. Am intuitivsten ist dabei ihr Aussehen. Die Unterschiede liegen hingegen in den Proteinen auf der Membran, da sie alle ihre eigene, einzigartige Proteinstruktur haben.

Nach dem SARS-Ausbruch identifizierten Biologen mehrere dieser Proteinstrukturen und gaben sie über die RCSB Protein Data Bank (PDB) weiter, sodass Goodsell begann, auf Grundlage dieser Proteinstrukturen Bilder von Coronaviren anzufertigen.

Nach mehreren Tagen intensiver Recherche stellte Goodsell die Strichzeichnung fertig und fügte Farbe hinzu. Obwohl die Viren selbst nicht bunt sind, lassen sich ihre Strukturen anhand der leuchtenden Farben gut erkennen.

Und da die Struktur des Moleküls selbst bereits sehr komplex ist, hat Goodsell, um nicht zu „ausgefallen“ zu wirken, den Malstil so einfach wie möglich gestaltet: zum Beispiel das rosa Spike-Protein, das lavendelfarbene Nukleokapsid und der hellgelbe Schleimhintergrund, der als „Mandala“ des Virus bezeichnet werden kann.

Zusätzlich zu diesem Coronavirus-Gemälde verfügt Goodsell über zahlreiche weitere Illustrationen, beispielsweise seine frühere Querschnittsstruktur des Ebola-Virus.

Dieses Bild zeigt die Struktur des Ebolavirus, das außen von einer Membran umhüllt ist (der rosafarbene Teil), auf der viele Ebola-Glykoproteine ​​verstreut sind (der dunkelgrüne Teil, der wie kleine Bäume aussieht, die auf der Membran wachsen).

Bildquelle: wellcomecollection

Im Inneren befindet sich eine Schicht aus Matrixprotein (blauer Teil), die die äußere Membran stützt und das zentrale zylindrische Nukleokapsid (hellgrüner Teil) fixiert, in dem das RNA-Genom des Virus gespeichert ist.

Es gibt auch verschiedene Zeichnungen des HIV-Virus.

Das Bild unten zeigt beispielsweise, wie HIV (die rote Kugel oben links) vom Immunsystem angegriffen wird, wobei kleine Y-förmige Antikörper an seiner Oberfläche haften.

Sowie unreife HIV-Viren und reife HIV-Viren.

Das Bild unten zeigt das HIV-Virus nach der Knospenbildung, aber noch nicht vollständig ausgereift. Das Strukturprotein Gag ist hellrosa, andere virale Proteine ​​(regulatorische Proteine, Hilfsproteine) sind magenta, RNA ist gelb, zelluläre Proteine ​​sind blau und tRNA ist grün.

Unreifes HIV-Virus

Dieses Bild zeigt ein reifes HIV-Virion, einschließlich des Strukturproteins Gag in Blau, viraler Enzyme in Magenta, akzessorischer Proteine ​​in Grün und viraler RNA in Gelb. Zusätzlich werden Wirtsproteine ​​und tRNA violett dargestellt.

Reifes HIV-Virus

Goodsell nutzt die Farbmalerei, um die ursprünglich monotonen und grauen Viren in lebendige und schöne Gemälde zu verwandeln.

Diese Gemälde fanden ebenfalls große Anerkennung, erschienen mehrmals auf den Titelseiten berühmter Zeitschriften und wurden auch zu lehrreichen Bilderbüchern verarbeitet.

Es wurde sogar zum Logo einer wissenschaftlichen Konferenz gemacht:

Website der Konferenz über Retroviren und opportunistische Infektionen (CROI)

Ehrlich gesagt, nachdem ich diese wunderschönen Virusbilder betrachtet habe, muss ich einfach denken: Wenn sie nicht so tödlich wären, wären sie wirklich schön! (Aber es scheint, dass Goodsells Gemälde zu schön sind)