Обнаружены тысячи скрытых вирусных белков и консервативные механизмы их регуляции

Учёные из Broad Institute (MIT и Гарвард) с помощью высокопроизводительного метода массово-параллельного рибосомного профилирования (MPRP) идентифицировали 4 208 ранее не аннотированных открытых рамок считывания (ORF) в 679 геномах вирусов, ассоциированных с человеком.

Вирусные геномы часто содержат неканонические ORF — короткие или нерегулярные последовательности, которые могут не начинаться со стандартного старт-кодона ATG. Эти скрытые последовательности влияют на репликацию вируса, иммунный ответ хозяина и регуляцию генов, но их обнаружение требует экспериментальных методов.

В исследовании, опубликованном в Science, для поиска транслируемых регионов использовали MPRP, профилируя синтетические вирусные последовательности на тысячах олигонуклеотидов. Было проанализировано 20 170 олигонуклеотидов, производных от 679 вирусных геномов, экспрессированных в клеточных линиях человека HEK293T и A549.

Результаты:

• Высокая воспроизводимость: корреляция между репликами HEK293T (R = 0.92) и между разными клеточными линиями (R = 0.89).
• Обнаружено 5 381 транслируемая ORF, из которых 4 208 — ранее не аннотированные неканонические ORF.
• Профили рибосомных следов были сконцентрированы на экспериментально определённых старт-кодонах (включая не-AUG) и демонстрировали ожидаемую тринуклеотидную периодичность.
• Обнаружены сотни вышестоящих ORF (uORF) с выраженными пиками задержки рибосом, что указывает на репрессию трансляции нижележащих основных рамок считывания.

Сравнение с данными естественной вирусной инфекции показало сильное совпадение рибосомных следов. Метод выявил внутреннюю ORF в рамке +1 гена M1 вируса гриппа в нескольких штаммах, включая птичий грипп H5N1.

Иммунное распознавание: При повторном анализе иммунопептидомных данных семь пептидов, происходящих из вновь обнаруженных ORF, были найдены в комплексах HLA-I. Шесть из них эффективно связывались с иммунными рецепторами хозяина. Включение неканонических ORF увеличило общее количество картированных пептидов цитомегаловируса человека (HCMV) на 7.4%.

Регуляторная роль uORF: В условиях стресса, индуцированного арсенитом натрия (что повышает фосфорилирование eIF2α), рибосомы обходили многие uORF и смещали трансляцию в сторону основных рамок считывания. Это указывает на консервативный механизм, с помощью которого вирусы, возможно, регулируют экспрессию своих генов, синхронизируя её с клеточным состоянием хозяина.

Вывод: MPRP — быстрый и масштабируемый метод для идентификации скрытых транслируемых регионов в вирусах, включая трудно культивируемые. Он открывает новые направления для изучения иммунных ответов, регуляции генов и разработки вакцин.

"В течение нескольких недель MPRP может обнаружить ORF во вновь открытом вирусе, независимо от условий его культивирования... Включение неканонических ORF в Т-клеточные анализы может повысить их чувствительность и облегчить поиск мишеней для вакцин".