Открытие молекулярной машины, управляющей распространением вируса гриппа
Ученые использовали синхротрон Diamond для определения структуры ключевого компонента, участвующего в распространении вируса гриппа C. Полимеразы — ферменты, копирующие вирусный геном и производящие матричную РНК (mRNA), которая затем используется для создания строительных блоков новых вирусных частиц, — играют важнейшую роль в репликации вируса. Грипп C — разновидность гриппа, вирусной инфекции, которая ежегодно поражает около 3–5 миллионов человек и приводит к 250–500 тысячам смертей по всему миру. Понимание атомной структуры этой полимеразы может стать важным шагом вперед для разработки лекарств, препятствующих ее работе, что эффективно «обезоружит» вирус гриппа и не даст ему распространяться.
Профессор Эрвин Фодор из Оксфордского университета отмечает: «Полимераза, которую мы картировали, ключевая для способности вируса к репликации. Понимание ее структуры позволяет лучше понять, как она работает. Это означает, что мы сможем создавать препараты, нацеленные на эту полимеразу, чтобы предотвратить распространение вируса. Понимание структуры также означает, что мы можем лучше понять процессы, с помощью которых вирусы птичьего гриппа адаптируются для заражения людей и вызывают вспышки».
Коллаборация ученых из Оксфордского университета использовала возможности рентгеновской кристаллографии на Diamond, чтобы раскрыть структуру полимеразы вируса гриппа C. Фермент состоит из трех химически различных цепей аминокислот. Ключевым прорывом в этой работе стало получение и кристаллизация всей структуры полимеразы в ранее неизвестной конформации. Исследование финансировалось Советом по медицинским исследованиям (MRC) и Wellcome Trust.
Доктор Меган Доуи, руководитель программы по структурным исследованиям в MRC, сказала: «Это исследование раскрывает детальную структуру важной молекулярной машины внутри вируса гриппа. Визуализируя ее в неактивном состоянии, исследователи определили новую потенциальную мишень для лечения, поскольку удержание полимеразы в этом состоянии повлияет на способность вируса к репликации. Синхротрон Diamond — мощный инструмент для получения ценных молекулярных данных о широком спектре заболеваний».
Профессор Джонатан Граймс, научный сотрудник Diamond и доцент структурной биологии Оксфордского университета, добавляет: «Полимеразы — лишь один компонент сложного процесса репликации. Исследовательские возможности Diamond позволяют нам картировать и визуализировать эти крошечные биологические процессы в атомном масштабе. С этой ценной информацией фармацевтические исследования — будь то разработка лекарств или вакцин — могут быть более целенаправленными. Такие знания — один из первых шагов к созданию новых медицинских подходов и методов лечения».
Важно, что это открытие также может повлиять на разработку лекарств для лечения сходных вирусов.
Профессор Граймс заключает: «Хотя вирусы различаются по структуре, эффекту и компонентам, как и другие виды, их можно сгруппировать в семейства на основе общих характеристик. Понимание того, как устроена и функционирует полимераза вируса гриппа C, может дать представление о полимеразах других вирусов того же семейства, включая более агрессивные и опасные типы вирусов гриппа A и B. На основе этих знаний мы также изучим полимеразы вирусов бешенства и Эбола, чтобы определить их точную структуру и открыть новые пути для лечения этих заболеваний аналогичным образом».
Открытие структуры полимеразы вируса гриппа C — важный шаг вперед как для лечения гриппа, так и для понимания работы этих молекулярных машин и того, как на них можно воздействовать, чтобы остановить распространение вирусов в целом.
Подробнее о структуре, определенной учеными
Полимераза вируса гриппа C (FluPol) — ключевой фермент. Этот сложный комплекс состоит из трех белков, связанных с каждым из сегментов РНК-генома вируса. Эти сегменты содержат генетическую информацию вируса. Когда вирус попадает в клетку, FluPol вместе со связанной РНК высвобождается в ядро клетки, где создает новые копии геномной РНК для упаковки в новые вирусные частицы. В другом процессе FluPol также «крадет» ключевую часть клеточной матричной РНК (mRNA), известную как «кэп» (cap), — в процессе, называемом «cap snatching», — связываясь с ней и отщепляя ее от клеточной mRNA. Затем кэп становится частью собственной mRNA вируса, синтезируемой FluPol, в результате чего клетка «обманывается» и воспринимает вирусную mRNA как свою собственную, «транслируя» ее в вирусные белки, необходимые для сборки новых вирусных частиц.