Ein internationales Forscherteam hat erstmals direkt beobachtet, wie sich die Proteinhüllen von Viren während des Trocknungsprozesses verformen. Die Untersuchungen am European XFEL in Hamburg liefern neue Einblicke in die strukturelle Anpassungsfähigkeit von Krankheitserregern und legen den Grundstein für zukünftige antivirale Strategien. Die Ergebnisse erschienen kürzlich in der Fachzeitschrift Light: Science & Applications. Geführt von Abhishek Mall und Kartik Ayyer vom Max-Planck-Institut für Strukturdynamik der Materie untersuchten die Wissenschaftler das Verhalten des Bakteriophagen MS2 unter realistischen Aerosolbedingungen. Mittels Röntgen-Einzelparteikendiffraction an der SPB/SFX-Strahllinie spritzten sie eine Viruslösung in eine Kammer mit extremer Trockenheit. Während der Flugzeit der Tröpfchen verdunstete das umgebende Wasser, sodass der Röntgenlaser Aufnahmen des Kapsids in verschiedenen Trockenheitsstadien einfangen konnte. Durch die Kombination von Einzelparteikenaufnahme mit fortschrittlichen maschinellen Lernalgorithmen rekonstruierten die Forscher einen kontinuierlichen Bewegungsablauf der strukturellen Veränderungen. Die Daten widerlegen die lange gängige Annahme starrer Virusbehälter. Stattdessen zeigen die Kapsiden beim Übergang von hydratisiert zu dehydratisiert lokale Beulenbildungen. Während der wasserreiche Zustand eine nahezu perfekte ikosaedrische Symmetrie aufweist, verformen sich die Hüllen bei Wasserverlust zu kompakten, asymmetrischen Konformationen. Molekulardynamiksimulationen identifizierten das flexible FG-Schleifen-Element als molekularen Auslöser. Der Verlust von stabilisierenden Wassermolekülen lässt diese Schleifen kontrahieren, wodurch sich die Poren der Kapside schließen und das virale Genom vor Austrocknungsschäden schützt. Die methodische Innovation der Studie besteht in der Echtzeit-Analyse struktureller Heterogenität ohne herkömmliche Mittelwertbildung. Forscher betonen, dass dieser Ansatz die Untersuchung dynamischer biomolekularer Prozesse revolutioniert. Die wissenschaftliche Leitung des XFEL hebt die Relevanz für die öffentliche Gesundheit hervor. Das Verständnis der aeroben Virusresistenz bietet konkrete Ansatzpunkte für die Entwicklung neuer antiviraler Wirkstoffe und Schutzmaßnahmen gegen luftübertragene Erreger. Künftige Experimente sollen das Verhalten der Kapside in komplexeren Medien wie speichelähnlichen Proben untersuchen. Die vorliegenden Erkenntnisse erweitern nicht nur das fundierte Verständnis der Virenmechanik, sondern etablieren eine übertragbare Analysemethode für die strukturelle Biologie und Virologie.