Вирусы имеют очень ограниченный набор генов и поэтому должны использовать клеточные механизмы своих хозяев на протяжении большей части своего роста. Новое исследование, проведенное учеными из Университета Упсалы, обнаружило специфический белок-хозяин, который многие вирусы используют для своего транспорта внутри клетки. Открытие открывает новые возможности для разработки противовирусной терапии широкого спектра действия. Статья опубликована на этой неделе в PNAS.
С современными технологиями секвенирования ДНК относительно легко идентифицировать все гены, кодирующие белки в организме, но зачастую гораздо сложнее понять клеточную функцию белков. Человеческий ген ZC3H11A, описанный в настоящем исследовании, известен уже около 20 лет, но его функциональное значение неизвестно.
«Мы интересовались этим геном в течение нескольких лет и, наконец, решили использовать редактирование гена (CRISPR-Cas9) для инактивации гена в клеточной линии человека», - объясняет Шейди Юнис, который провел это исследование в рамках его докторские исследования. «Однако инактивация ZC3H11A малоэффективна, показывая, что этот ген не является необходимым для роста этих клеток человека».
Шейди Юнис обсудил это несколько разочаровывающее открытие во время выездного семинара Департамента с одним из своих аспирантов, Ваэлем Камелем, который занимался докторской диссертацией по биологии аденовируса. Это привело к предложению попытаться заразить клетки, лишенные ZC3H11A, вирусной инфекцией. К их удивлению, оказалось, что происходит резкое снижение роста аденовируса в клетках, лишенных ZC3H11A, по сравнению с клетками, экспрессирующими этот белок. Это случайное открытие является прекрасным примером того, как хорошая научная среда может вдохновить ученых на совместные усилия, которые могут привести к важным научным открытиям.
«Теперь мы продемонстрировали, что по крайней мере четыре различных вируса, аденовирус, вирус гриппа, ВИЧ и вирус простого герпеса, которые реплицируются в ядре клетки-хозяина, зависят от белка ZC3H11A для их эффективного роста», - говорит Ваэль. Камель. «Эти вирусы нуждаются в ZC3H11A для транспорта вирусной РНК из ядра в цитоплазму, где вирусные белки будут продуцироваться до того, как вирусы смогут покинуть клетку и заразить другие клетки».
Группа ученых продемонстрировала, что ZC3H11A является стресс-индуцированным РНК-связывающим белком и, следовательно, является частью ранее неизвестного механизма, с помощью которого клетки справляются со стрессом.
«Наблюдение за тем, что количество белка ZC3H11A увеличивается во время вирусной инфекции, было очень неожиданным открытием, поскольку вирусы обычно отключают экспрессию белка клетки-хозяина, чтобы способствовать выработке вируса», - объясняет Горан Акушярви, который руководил исследованием вместе с Лейфом Андерссоном. на кафедре медицинской биохимии и микробиологии.«Наши данные свидетельствуют о том, что вирусы, реплицирующиеся в ядре, захватили клеточный механизм транспорта РНК, активируемый во время стресса, для собственной выгоды».
Ген ZC3H11A обнаружен у всех позвоночных и экспрессируется практически во всех клетках человека, поэтому нет никаких сомнений в том, что он выполняет важную функцию. Однако тот факт, что он важен не для клеточного роста, а для репликации нескольких важных с медицинской точки зрения вирусов, делает его интересным в качестве мишени для разработки новых противовирусных препаратов широкого спектра действия.
«Существует острая необходимость в разработке новых противовирусных препаратов, о чем хорошо свидетельствует довольно тяжелый грипп, который мы перенесли этой зимой», - говорит Лейф Андерссон. «Основная цель команды сейчас - проверить, могут ли они блокировать использование вирусами функции белка ZC3H11A, и не будет ли это препятствовать росту вируса в живых животных, а не только в клетках, как было доказано в текущем исследовании."