Вирусы - искусные захватчики. Они каннибализируют клетки-хозяева, вводя свой генетический материал, часто создавая тысячи копий себя в одной клетке, чтобы обеспечить их репликацию и выживание.
Некоторые РНК-вирусы вставляют свой генетический материал как единое целое, в то время как другие разрезают его на части. Последние называются сегментированными вирусами.
Такие сегментированные РНК-вирусы, в том числе некоторые из тех, что вызывают заболевания человека, такие как грипп, долгое время были загадкой для исследователей: как они выполняют точное копирование и вставку каждого сегмента? Как они гарантируют, что все отдельные сегменты будут скопированы одним и тем же ферментом, при этом гарантируя, что каждый сегмент может производить различное количество РНК? Такая тонкая регуляция имеет решающее значение для создания правильных уровней вирусных белков, необходимых для успешной репликации.
Теперь исследования ученых из Института Блаватника при Гарвардской медицинской школе дают неожиданный ответ: вирусный механизм, отвечающий за этот обеспечивающий выживание маневр, активируется РНК с противоположного конца сегмента, где начинается копирование.
Выводы, опубликованные 9 мая в PNAS, определяют новые потенциальные мишени для подавления репликации сегментированных вирусов. В эту группу входят несколько новых и очень смертельных вирусов, таких как вирус лихорадки Ласса, буньявирусы, такие как лихорадка Ла-Кросс и Рифт-Валли, а также более известные и более распространенные вирусы гриппа.
«Изменение климата изменило и усилило распространение некоторых серьезных и новых вирусов в новые географические регионы, создав серьезную проблему для глобального здравоохранения. Наши результаты определяют критический механизм, который позволяет некоторым из этих патогенов размножаться и выживать. - сказал Шон П. Дж. Уилан, профессор микробиологии HMS и директор Гарвардской программы вирусологии.
Инфекция лихорадки Ласса, например, редко заканчивается летальным исходом, но как только болезнь разовьется, она может вызвать кровоизлияния или кровотечения в нескольких органах у каждого пятого человека. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, во время эпидемий уровень смертности может достигать 50 процентов.
В ходе исследования Уилан и соавтор исследования Джесси Пайл, аспирант лаборатории Уилана, работали с вирусом Мачупо, аренавирусом, который, как и вирус Ласса, заражает грызунов, которые, в свою очередь, передают вирус людям, где он вызывает смертельную геморрагическую лихорадку.
В отличие от вируса гриппа, чей геном состоит из восьми сегментов, вирус Мачупо имеет только два сегмента, называемых малыми и большими сегментами, что позволяет гораздо проще понять, как различные сегменты копируются в нужных количествах.
Предыдущие сведения об этом механизме были получены в результате исследований вирусов гриппа и Ла-Кросс, которые показали, что вирусный белок, ответственный за копирование ключевого сегмента, - РНК-зависимая РНК-полимераза (RdRP) - взаимодействует с 5'-концом сегмента., который является точно противоположным концом тому месту, где белок инициирует копирование. Тем не менее, важность этого взаимодействия не была полностью понята.
Эксперименты показали, что смешивание коротких 13-нуклеотидных РНК с 5'-конца сегментов вируса Мачупо с RdRP - катализатором, инициирующим репликацию РНК, - фактически стимулировало способность этого фермента копировать вирусную сегмент. Двухсегментный вирус Мачупо содержит четыре слегка различающиеся 5'-РНК, каждая из которых связывает фермент RdRP. Удивительно, как заметили ученые, именно эти РНК определяют, какой из четырех стартовых сайтов фактически использует фермент.
Уилан и Пайл говорят, что эти результаты не только проливают свет на важный вопрос фундаментальной вирусологии, но также определяют новую мишень, которая может пролить свет на то, как разработать новый класс противовирусных препаратов, нацеленных на эту важную 5'-РНК. активация.
Большинство противовирусных препаратов, представленных в настоящее время на рынке, нацелены непосредственно на вирусные ферменты, участвующие в репликации генетического материала или в процессинге вирусных белков. Однако ни один из них не мешает конкретному механизму, описанному в текущем исследовании.
«Наша работа демонстрирует, что как 5'-РНК, так и ее сайт связывания с вирусным ферментом являются потенциальными новыми мишенями для ингибирования репликации вируса», - сказал Уилан. «Следующей важной целью будет поиск молекул, которые мешают этому процессу, и подготовить почву для разработки новых лекарств».