Для чего нужно вращать пробу? При вращении возникают две силы: центростремительная и центробежная. В принципе они равны, но действуют на разные объекты: первая — на связь, тело удерживающую, вторая — непосредственно на тело. Следовательно, если изготовить связь достаточно прочную, можно получить центробежную практически в чистом виде. А это очень важно, ибо в таком случае величина силы может быть огромной.
Формула центробежной силы mv2/R, где m — масса тела, v — его скорость, R — радиус кривизны траектории. Уже при беглом взгляде на формулу понятно, благодаря чему происходят очистка и концентрация вируса. Ведь если раскручивать смесь, состоящую из материальных частиц разной массы, то более тяжелые приобретут большую центробежную силу и за одинаковое время успеют убежать от центра дальше тех, которые полегче.
При центрифугировании (любом, и ультра и не ультра) вируссодержащая жидкость расслаивается. Что-то выпадает в осадок, что-то оказывается около дна, что-то в середине центрифужной пробирки или стакана. Правда, при замедлении вращения после выключения центрифуги и последующих манипуляциях эти слои могут снова в какой-то степени перемешаться из-за броуновского (теплового) движения. Чтобы этого не произошло или, по крайней мере, чтобы смешалось как можно меньше, ученые идут на дополнительные меры — охлаждают смесь и помещают вируссодержащий материал в какие-либо вязкие растворы различной концентрации. Растворы имеют разную плотность (градиент плотности), и тоже располагаются слоями, в один из которых и "загоняют" или ловят вирус. Это очень красивое зрелище — зона опалесценции, видимая даже невооруженным глазом, из-за того что многие миллиарды вирионов собраны в ограниченном объеме.
Чтобы больше не возвращаться к ультрацентрифугированию, скажем еще, что этот же метод используется и для изучения внутренней структуры вирионов. Помещая совсем уже очищенный вирус в жидкость с разным градиентом плотности и раскручивая до ультраскоростей, можно разорвать вирион на части и сконцентрировать обломки в том или ином слое.
Ультрацентрифуга — очень сложная машина, требующая особых условий установки, охлаждения трущихся деталей и т. д. И хотя в ряде случаев без таких аппаратов не обойтись, очень часто оказывается возможным чистить и концентрировать вирусы с помощью бесшумного, безопасного и малоэнергоемкого метода хроматографии.
Хроматография основана совсем на другом принципе. Вирионы избирательно сорбируются, но не на эритроцитах, а на особых пористых веществах, а потом элюируют оттуда в солевые растворы. Таким путем получена, например, сверхчистая гриппозная вакцина учеными Ленинградского научно-исследовательского института микробиологии и эпидемиологии имени Л. Пастера и биофизиками Ленинградского политехнического института имени М. И. Калинина. В этом случае для хроматографической очистки используют так называемое широкопористое стекло.
Нет предела совершенству! Можно и так и эдак чистить вирус, доводя эту процедуру до получения взвеси одних только вирионов, практически без всяких примесей (кстати, советская хроматографическая вакцина относится к категории именно таких препаратов, недаром ее называют сверхчистой!), но это всего лишь начало молекулярной биологии вирусов. Вирусология начинается с накопления вирусной биомассы, молекулярная вирусология — с ее очистки. Впрочем, для такого дела, как получение вакцин, эта процедура является финальной — недаром же говорят: "центрифужная вакцина", "хроматографическая вакцина"...
Если очистка и концентрация вирусной взвеси — начало, то что же является продолжением? Это, конечно, зависит от цели работы, но так или иначе сводится к исследованию отдельных компонентов вириона, главным образом белков и нуклеиновых кислот.
Чтобы выделить какой-то компонент вириона, его надо разорвать, разрезать, то есть каким-то образом нарушить целостность и обеспечить возможность разным частям его путешествовать по самостоятельным маршрутам. Для этого используют несколько различных приемов, но суть их одна: дезинтегрировать (разрушить) вирусную частицу, разделить белковые компоненты и нуклеиновую кислоту и порознь изучить их. Часто прибегают к электрофорезу в своеобразном студнеобразном веществе, так называемом полиакриламидном геле (ПААГ). Электрофорез — разделение частиц исследуемого вещества по скорости их продвижения в этом геле при пропускании электрического тока. В зависимости от массы и заряда разные частички вещества пройдут в геле разное расстояние. А если вещество (белок или нуклеиновую кислоту) покрасить или пометить радиоактивными изотопами, то в полоске геля отчетливо можно будет обнаружить полосы, представляющие скопления однотипных молекул. Так выявляются отдельные полипептиды (кирпичики индивидуальных белков) или фрагменты однотипных молекул нуклеиновой кислоты. Так, "портретом" РНК вируса гриппа является электрофореграмма. Отчетливо видны 8 полос, соответствующих 8 фрагментам (генам) этого возбудителя. Каждый ген кодирует определенный белок, поэтому при электрофорезе в ПААГ белков можно отчетливо видеть 8 различных полипептидов, пробежавших в электрическом поле разное расстояние: самые крупные (тяжелые) белки, так называемые полимеразные (мы подробно поговорим об их роли дальше) прошли самое малое расстояние, самые легкие, так называемые неструктурные — самое большое.