Обнаружена связь между вирусной РНК и иммунным ответом человека
Фермент иммунной системы человека, по мнению учёных, может распознавать определённые типы пар вирусной РНК в борьбе с вторгающимся вирусом.
Ключевую роль играет РНК вируса — длинная молекулярная цепь, часто используемая для производства белков — и то, как она регулирует фермент протеинкиназу R (PKR). К такому выводу пришли исследователи из Университета штата Пенсильвания, Университета Коннектикута и Пекинского университета.
"PKR играет важную роль в иммунной системе человека, — сказала Лори Хайнике, аспирант кафедры химии и первый автор статьи. — Она активируется длинными участками двуцепочечной РНК. Как часть нашего врождённого иммунного ответа, PKR может распознавать вирусные двуцепочечные РНК и подавлять их производство".
Вирусная РНК проникает в человеческие клетки, когда атакующие вирусы вводят в них свой генетический материал и заставляют их производить новые поколения вирусов. Связываясь с определёнными участками вирусной РНК, PKR может прерывать этот процесс.
Или, по словам Хайнике, "после активации определёнными РНК, PKR останавливает синтез белка в инфицированной клетке и в конечном итоге вызывает её гибель".
Один из способов, как это происходит, — сначала вирусная РНК образует связанные пары, называемые димерами. Эти РНК-димеры затем позволяют отдельным молекулам PKR связываться друг с другом, также образуя димеры — состояние, в котором спаренная PKR наиболее эффективна против вирусной атаки.
"Мы показали, что небольшой участок генома ВИЧ-1, называемый TAR, может регулировать PKR, — продолжила Хайнике. — Однако оговорка заключается в том, что эта РНК должна образовать димер, чтобы быть активатором".
Дополнительная длина, которую обеспечивает димерная РНК, критически важна для стимулирования PKR к спариванию и правильному функционированию.
"Длина, необходимая для связывания одной молекулы PKR с РНК, составляет пятнадцать пар оснований, — сказал Филип Бевилаква, профессор химии Университета штата Пенсильвания, один из ведущих учёных проекта. — Чтобы две молекулы PKR связались и димеризовались, вам нужна цепь РНК, которая в два раза длиннее". Лаборатория Джеймса Коула, доцента Университета Коннектикута, предоставила доказательства димеризации РНК и PKR.
В своих экспериментах в Пенсильвании учёные обнаружили, что димерная РНК активировала PKR в от 9 до 118 раз сильнее, чем одноцепочечная РНК, в зависимости от типа РНК. Димеризация TAR РНК активировала больше всего PKR, когда TAR не проявляла структурных дефектов. Исследователи сообщают о своих выводах в недавнем выпуске Journal of Molecular Biology.
"Добавление этих дефектов уменьшает количество мест, где PKR может связываться с РНК", — пояснила Хайнике.
РНК, показавшие наибольшую степень симметрии, являются более мощными активаторами PKR, чем РНК с дефектами. "Похоже, что длина является необходимым, но недостаточным условием для активации", — сказал Бевилаква.
Учёные сконструировали РНК, чтобы удалить дефекты TAR. Димеры этих РНК увеличивали активность PKR по сравнению с более асимметричными димерами "дикого типа" TAR. Одноцепочечные варианты этих РНК не активировали PKR. Это контрастирует с предыдущей работой, в которой сообщалось, что одноцепочечная РНК TAR дикого типа показывала 50-кратное увеличение активации по сравнению с более симметричными вариантами.
"Это помогает нам понять, какова реальная молекулярная структура, активирующая PKR, — сказал Бевилаква. — Пока это фундаментальное исследование, но поиск причины этого может в конечном итоге привести к пониманию болезни".
Источник: Университет штата Пенсильвания