- Naukowcy po raz pierwszy tak precyzyjnie uchwycili zmiany w strukturze białek komórki wywołane infekcją wirusową, a to dzięki zaawansowanej technice LiP-MS.
- Jednym z kluczowych celów wirusa jest białko NOP56, działające jak "stempel jakości" RNA. Na czym to polega?
- Odkrycie otwiera drogę do leków o szerokim spektrum działania - takich, które mogłyby blokować namnażanie wielu różnych wirusów, nie tylko tych wywołujących przeziębienie.
- Więcej artykułów o podobnej tematyce znajdziesz w zakładce "Zdrowie" w serwisie tvn24.pl
Aby wyjaśnić, jak wirus przejmuje kontrolę nad komórką, badacze z PNNL posługują się obrazowym porównaniem. Zestawiają działanie wirusa z sytuacją, w której fabryka produkująca drony zostaje przejęta przez wroga. Na co dzień fabryka wytwarza sprzęt obronny dla gospodarza. Po włamaniu intruza przestaje pracować zgodnie z planem i zamiast dotychczasowych produktów zaczyna powstawać broń atakująca ten sam organizm.
Komórka jako fabryka, którą wirus potrafi przejąć
W komórce zachodzi analogiczny proces. Wirus nie tworzy własnych struktur, lecz przejmuje istniejące mechanizmy i zmusza komórkę do produkcji swoich białek. Jak wyjaśnił John Melchior, biochemik i współautor badania: "Wirus rozwija się dzięki przejmowaniu maszynerii komórkowej swojego gospodarza, przechwytując normalne procesy, by produkować własne kopie".
Aby ustalić, które elementy komórki wirus przejmuje jako pierwsze, zespół PNNL zastosował metodę LiP-MS. Technika ta umożliwia obserwację nie tylko ilości białek, lecz także zmian w ich strukturze przestrzennej, które zachodzą pod wpływem infekcji. Białka poddawane są działaniu enzymu proteolitycznego: jeśli w wyniku zakażenia ich konformacja (czyli przestrzenny układ atomów) uległa zmianie, enzym tnie je w innych miejscach niż w komórkach zdrowych. Powstały wzorzec cięć analizuje się następnie w spektrometrze masowym, co pozwala z niezwykłą dokładnością uchwycić subtelne modyfikacje wywołane wirusem.
W badaniach przeprowadzonych na ludzkich komórkach zakażonych wirusem HCoV-229E naukowcy wyłonili osiem struktur białkowych szczególnie podatnych na działanie patogenu. Dwa z nich - NOP56 oraz kompleks spliceosomu C - okazały się kluczowe dla zdolności wirusa do przejęcia kontroli nad komórką.
Komórkowy "stempel jakości" i "przejęcie działu"
Pierwszym z punktów kontrolnych jest NOP56, białko odpowiedzialne za chemiczne oznaczenie cząsteczek RNA. Pełni funkcję "pieczęci", która pozwala komórce rozpoznać, że RNA jest prawidłowe i może zostać wykorzystane w procesie tworzenia białek.
Badacze tłumaczą, że "NOP56 daje chemiczną pieczęć, która informuje organizm, że dany fragment RNA jest prawidłowy. Kiedy wirus przeziębienia przejmuje NOP56, ludzkie RNA jest niszczone, normalne białka przestają powstawać, a zatwierdzane są białka wirusa".
Przejmując ten element, wirus zakłóca pierwszy etap przetwarzania RNA i przełącza komórkową produkcję na własne potrzeby.
Drugim mechanizmem jest kompleks spliceosomu C, odpowiedzialny za usuwanie niekodujących fragmentów RNA i składanie właściwej instrukcji potrzebnej do produkcji pełnowartościowego białka.
Zespół badawczy podkreśla, że "kompleks spliceosomu C to kolejny ważny cel. Kiedy wirus przejmuje ten złożony układ, ponownie odciąga organizm od produkcji jego własnych białek i zmusza go do wytwarzania białek wirusowych, które szkodzą gospodarzowi".
W metaforze fabryki odpowiada to przejęciu działu, który edytuje instrukcje dla całej produkcji.
Dlaczego to odkrycie jest przełomowe?
Badacze zwracają uwagę, że terapie ukierunkowane na sam wirus są podatne na problem mutacji, ponieważ wirusy RNA bardzo szybko zmieniają swoje białka. Dlatego proponują kierunek, który omija ten problem.
Jak podkreślił John Melchior, "zamiast atakować sam wirus, manipulujemy punktami kontrolnymi w komórce, żeby z nim walczyć". Oznacza to zmianę strategii: od celowania w patogen do ochrony mechanizmów, które patogen musi przejąć, by rozpocząć namnażanie.
Znaczenie tego podejścia szczegółowo wyjaśnia Amy Sims, wirusolożka i współautorka badania. Jej zdaniem "to podejście daje możliwość stworzenia jednego leku, który powstrzyma wiele typów wirusów. Kiedy celem jest wyłącznie wirus, może on szybko wytworzyć odmiany odporne na leczenie. Ale gdy celujemy w kluczowe funkcje komórki, których wirus potrzebuje do replikacji - i gdy te funkcje wyłączymy - możemy odebrać mu drogę ucieczki, z której korzysta większość wirusów, by wywołać chorobę".
"Lista wspólnych celów" dla przyszłych leków
Snigdha Sarkar, pierwsza autorka badania, zauważa, że "badania mogą dostarczyć listy wspólnych celów molekularnych, które staną się podstawą leków blokujących nie jeden, lecz wiele wirusów wywołujących choroby".
Zwraca także uwagę na przewagę terapii ukierunkowanych na procesy komórkowe: "Wirusy mogą mutować bardzo szybko, co stanowi problem, gdy celem terapii jest sam wirus. Ten problem znika, jeśli celem są białka gospodarza, na których wirusy polegają".
Badacze prowadzą już prace nad praktycznym wykorzystaniem odkrytych mechanizmów. Analizują substancje chemiczne, które mogą wpływać na działanie NOP56 i kompleksu spliceosomu C, a narzędzia sztucznej inteligencji pomagają szybciej identyfikować molekuły zdolne zakłócić te procesy. Pierwsze wyniki wskazują, że ingerencja w te punkty sterowania może znacząco utrudniać wirusowi namnażanie. Ostatecznym celem jest stworzenie terapii o szerokim spektrum działania, odpornych na wirusowe mutacje.
Autorka/Autor: adan
Źródło: Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), tvn24.pl