SARS-CoV-2 использует «геномное оригами» для заражения и репликации
Ученые из Кембриджского университета и Университета Юстуса-Либиха (Германия) выяснили, как геном SARS-CoV-2 использует «геномное оригами» для успешного заражения и репликации в клетках хозяина. Это открытие может помочь в разработке эффективных препаратов, нацеленных на конкретные участки генома вируса.
Геном SARS-CoV-2 — это крупнейшая в природе одноцепочечная молекула РНК. Она содержит весь генетический код, необходимый для производства белков, уклонения от иммунной системы и репликации. Большая часть этой информации закодирована в 3D-структуре, которую принимает эта РНК при заражении клеток.
Большинство современных работ по поиску препаратов и вакцин против COVID-19 сосредоточены на белках вируса. Поскольку форма молекулы РНК критически важна для ее функции, прямое воздействие на РНК препаратами, нарушающими ее структуру, могло бы блокировать жизненный цикл и остановить репликацию вируса.
В исследовании, опубликованном в журнале Molecular Cell, команда раскрыла полную структуру генома SARS-CoV-2 внутри клетки-хозяина. Была обнаружена сеть РНК-РНК взаимодействий, охватывающая очень длинные участки генома. Различные функциональные части генома должны работать вместе, несмотря на большое расстояние между ними, и новые структурные данные показывают, как это достигается для обеспечения жизненного цикла коронавируса.
«РНК-геном коронавирусов примерно в три раза больше среднего вирусного РНК-генома — он огромен», — сказал ведущий автор доктор Омер Зив.
Он добавил: «Теперь, когда мы понимаем эту сеть связей, мы можем начать разрабатывать способы эффективного воздействия на нее с помощью терапевтических средств».
Во всех клетках геном содержит код для производства специфических белков. В коронавирусах есть особая точка, где рибосома останавливается только в 50% случаев перед «стоп-сигналом». В остальных 50% уникальная форма РНК заставляет рибосому перепрыгнуть через стоп-сигнал и произвести дополнительные вирусные белки. Картирование этой структуры РНК и вовлеченных в процесс дальнодействующих взаимодействий раскрывает стратегии, которые используют коронавирусы для производства своих белков и манипулирования нашими клетками.
«Мы показываем, что взаимодействия происходят между участками РНК SARS-CoV-2, которые находятся на очень большом расстоянии друг от друга, и мы можем отслеживать эти взаимодействия по мере их возникновения на ранних стадиях репликации SARS-CoV-2», — сказала доктор Людмила Шаламова.
Доктор Джон Прайс создал бесплатный интерактивный веб-сайт с открытым доступом, на котором размещена вся структура РНК SARS-CoV-2. Это позволит исследователям по всему миру использовать новые данные для разработки препаратов, нацеленных на определенные области РНК-генома вируса.
Методы, разработанные Зивом для исследования дальнодействующих взаимодействий в геномах вирусов (например, вируса Зика) внутри клеток хозяина, стали ценной методологической основой для понимания SARS-CoV-2.