Вирусы действуют как «самоупаковывающиеся чемоданы»
Исследователи из Университета Лидса выявили ключевую стадию в жизненном цикле простых вирусов, таких как полиомиелит и простуда, что может открыть новый фронт в борьбе с вирусными заболеваниями.
Команда впервые наблюдала на уровне отдельных молекул, как генетический материал (геном), формирующий ядро вирусной частицы с одноцепочечной РНК, упаковывается в свою внешнюю белковую оболочку. По словам ведущего исследователя профессора Питера Стокли, их результаты опровергают общепринятые представления об этом процессе и могут выявить уязвимость в широком спектре вирусов.
«Если мы сможем воздействовать на этот процесс, это может привести к созданию совершенно нового класса противовирусных препаратов, которые с меньшей вероятностью будут вызывать устойчивость, чем существующие лекарства, обычно нацеленные на отдельные белки», — заявил профессор Стокли.
Ряд важных вирусов, таких как простуда и полиомиелит, имеют в качестве генетического материала РНК (рибонуклеиновую кислоту), а не ДНК. Наблюдения показали, что РНК вирусов изначально имеет гораздо больший объем, чем вирусные частицы, образующиеся после упаковки в белковую оболочку.
«Мы поняли, что геном РНК должен быть сложным образом свернут, чтобы поместиться в конечный контейнер, подобно тому, как вы упаковываете вещи в чемодан в отпуск», — пояснил соавтор работы доктор Роман Тума.
Когда команда добавила белки к вирусной РНК, они увидели немедленное сокращение ее объема.
«Похоже, вирусные РНК эволюционировали механизм самосворачивания, который делает закрытие «вирусного чемодана» очень эффективным. Это как будто «чемодан и одежда» работают вместе, чтобы закрыть крышку и защитить содержимое», — сказал доктор Тума.
«Вирусные РНК, и только они, могут проделывать этот трюк со сворачиванием, чтобы уместиться, как только видят приближение «чемодана». Это самое важное. Если мы сможем помешать этому процессу, мы получим совершенно новую мишень для лекарств в жизненном цикле вирусов», — отметил профессор Стокли.
«В настоящее время существует относительно немного противовирусных препаратов, и они, как правило, нацелены на ферменты, которые вирус кодирует в своем геноме. Проблема в том, что лекарства сначала воздействуют на один фермент, а в течение года ученые идентифицируют штаммы, которые стали устойчивыми. Отдельные белки чрезвычайно подвержены такой мутации. Фундаментальный процесс, подобный тому, который мы изучаем, открывает возможность воздействия на коллективное поведение необходимых молекул, что может быть гораздо менее подвержено развитию устойчивости», — объяснил профессор Стокли.
Тот же феномен наблюдается как у бактериальных, так и у растительных вирусов. «Хотя мы еще не доказали это, я бы поставил на то, что вирусы животных демонстрируют тот же механизм», — добавил профессор Стокли.
Команда использовала сложное оборудование, созданное в Университете, которое позволило им впервые провести измерения сборки вируса на уровне отдельных молекул. Это позволило исследователям наблюдать за отдельными вирусными частицами по одной. «Конкретное коллапсирование, которое можно увидеть только в таких анализах, было совершенно неожиданным и опровергает текущие представления о сборке», — сказал профессор Стокли.
Команда, в которую также входит аспирант Александр Бородавка, чья стипендия Wellcome Trust финансировала новое исследование, недавно получила грант от Совета по биотехнологическим и биологическим исследованиям (BBSRC) для продолжения своей работы.
«Теперь мы идеально подготовлены для изучения того, как этот механизм работает в других вирусах, и мы уже думаем о способах начать разработку новых противовирусных препаратов, нацеленных на эту новую особенность жизненных циклов вирусов», — заключил профессор Стокли.
Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).