Механизм, помогающий вирусам вроде оспы обезвреживать клеточную защиту
Клетки человека обладают защитным механизмом против двуцепочечных ДНК-вирусов, таких как вирус оспы обезьян, вирус простого герпеса и вирус папилломы человека. Он основан на белках-сенсорах, которые патрулируют клетку, обнаруживая вирусную ДНК. При связывании с ней они активируют клеточную защиту. Однако некоторые вирусы эволюционировали белки, способные блокировать эту систему тревоги.
Одним из таких белков-сигнализаторов является белковый комплекс Ku. Учёные из CNIO и Университета Сассекса определили его трёхмерную структуру на атомном уровне в комплексе с вирусными белками, блокирующими его работу. Результаты опубликованы в Nature Communications.
Исследование проводилось на вирусе Vaccinia (используется в вакцине против оспы, семейство поксвирусов). Два его белка, C4 и C16, связываются с Ku и блокируют его действие, инактивируя клеточный иммунный ответ.
Белки-«пробки», инактивирующие кольцо Ku
Ku имеет форму кольца с центральным отверстием, через которое он нанизывается на ДНК. Учёные обнаружили, что вирусные белки действуют как пробки, блокирующие это отверстие и препятствующие распознаванию Ku вирусной ДНК.
Группа под руководством Оскара Льорки из CNIO получила структуру комплекса C16–Ku с помощью криоэлектронной микроскопии. Это позволило визуализировать взаимодействия между вирусным и человеческим белком.
«Ku-гетеродимер образует кольцо, связывающееся с ДНК. Белок вируса действует как своего рода крышка на этом кольце, блокируя связывание Ku с вирусной ДНК», — объясняет Оскар Льорка.
Работа выполнена в сотрудничестве с группой Лоуренса Х. Перла из Университета Сассекса, подтвердившей, что механизм действия белка C4 очень похож на механизм C16.
Блокировка Ku для помощи в борьбе с опухолевыми клетками
Комплекс Ku также присутствует в ядре клеток, где его роль заключается не в сигнализации о вирусах, а в репарации повреждений собственной ДНК.
Группа Льорки изучает роль подобных комплексов в раке. Когда механизмы репарации действуют в опухолевых клетках, они повышают их выживаемость. Новое исследование показывает, как вирусы блокируют действие Ku, что может подсказать, как нарушить его роль в репарации разрывов ДНК в опухолевых клетках.
«Идея исследования возникла потому, что если бы мы могли блокировать работу Ku во время репарации ДНК в опухолевых клетках — подобно тому, как это делают вирусы, — лечение было бы эффективнее», — говорит соавтор работы Анхель Ривера-Кальсада.
Следующим шагом станет оценка возможности использования механизма вирусных белков для разработки стратегии усиления эффекта противораковой терапии.
«Из всей вирусной белка лишь небольшой фрагмент в несколько аминокислот блокирует действие Ku», — отмечает Ривера-Кальсада. Первым шагом будет подтверждение, что эти небольшие фрагменты, произведённые в лаборатории, способны блокировать распознавание повреждённой ДНК.
Перспективы борьбы с вирусными инфекциями
Полученная информация также может помочь в разработке стратегий против инфекций, вызываемых этими вирусами.
Сравнение последовательностей белков C4 и C16 у других вирусов того же семейства показало, что области, участвующие в инактивации Ku, высоко консервативны. К таким вирусам относятся, например, вирусы натуральной оспы и оспы обезьян. Для дальнейшей работы планируются коллаборации с группами, специализирующимися на вирусологии.