Вірус гепатиту В (ВГВ, або англ. HBV) крихітний, небезпечний і дуже заразний. Він вразив приблизно 296 мільйонів людей у світі і щорічно забирає близько 1 мільйона життів. Цей невловимий вірус націлений на печінку, часто залишається безсимптомним, поки не призведе до цирозу або раку.
Більшість методів лікування намагаються пригнічувати білок полімерази (pol) вірусу. Але ці методи лікування є довічними, а не лікувальними. Тепер дослідники з лабораторії Чарльза М. Райса з Рокфеллера виявили небачені раніше механізми, які можуть призвести до нових терапевтичних підходів до лікування ВГВ.
«Сучасні інгібітори можуть пом'якшити інфекцію, але не можуть її викорінити»«Фундаментальна наука може дати нові ідеї та призвести до різних стратегій. Ось чому ми повернулися до креслярської дошки, щоб дізнатися більше про цей вірус»
Геном ВГВ є своєрідним шедевром. Більше половини генів містять рамки зчитування що перекриваються, області, де нуклеотиди кодують більше одного білка. Оскільки одна мутація в одному з цих кадрів може призвести до зміни іншого, вірус повинен зберігати суворий контроль над цими складно пов'язаними регіонами, щоб запобігти потенційно катастрофічним наслідкам.
І все ж ВГВ явно досить гнучкий, щоб адаптуватися до нових середовищ і господарів. "Це дуже успішний вірус для людей, і його близькі родичі заражають різних птахів і ссавців", - каже Шнайдер. Те, як ВГВ вдається досягти цього тонкого балансу між генетичною жорсткістю та гнучкістю, було погано вивчено, оскільки ці рамки, що перекриваються, важко розділити. Їх колективна дія затемнює механізми роботи окремих білків.
Довгий час на радарах дослідників був білок pol, який відіграє важливу роль у реплікації ВГВ. Багатоцільова молекула, про її важливість свідчать її розміри; вона набагато більша, ніж інші вірусні білки, і охоплює близько двох третин кільцевого геному ВГВ, розділяючи одну з рамок зчитування, що перекриваються, з трьома іншими білками.
Щоб краще зрозуміти його динамічні компоненти, команда Райса використовувала новий підхід, який вони розробили минулого року, який доставляє РНК у культивовані клітини для виробництва вірусної ДНК, білків та інших продуктів. Такий підхід дозволив їм роз'єднати, або розділити, функції білків в рамках зчитування, що перекриваються, і отримати більш чітке уявлення про pol.
«Уявіть собі два аркуші прозорого паперу з різним текстом, накладеними один на одного. Якщо ви зможете видалити один із шарів, його буде легше читати. Це те, що ця система доставки РНК дозволяє нам зробити.»
Далі вони використовували глибоке мутаційне сканування — високопродуктивний метод, який може виявити механіку та поведінку десятків тисяч варіантів білка. Це дозволило їм протестувати майже всі можливі варіанти білка pol і побачити, як він реагує на кожну зміну.
Одним з перших несподіваних відкриттів була сувора вимога до амінокислот, званих пролінами, в кінці білка pol. Відомо, що ці жорсткі молекули уповільнюють рибосоми, молекулярні машини, які виробляють білки, подорожуючи по довжині молекули інформаційної РНК і перетворюючи код у ланцюжки амінокислот. Кілька пролінів поспіль можуть зупинити рибосому на своєму шляху. І коли рибосома зупиняється в певному місці коду, вона тимчасово блокує трансляцію.
Дослідники виявили, що рибосоми, які будують білок pol, зупиняються перед самим кінцем, залишаючи білок прив'язаним до рибосоми, як повітряна кулька, прив'язана до руки дитини. Вони припускають, що ця зупинка може дати білку час для належного згортання, щоб виконувати свою роботу, і, що важливо, збільшити шанс, що він зв'яжеться з правильною РНК — тією, яка його кодувала. Тільки тоді білок вивільняється.
Давно відомо, що білок pol вважає за краще зворотно транскрибувати РНК, з якої він походить (відомий як цис-перевага), а не знаходити іншу РНК для копіювання, але як він досяг цього — через зупинку рибосом — досі було невідомо. Цей процес може бути способом для білка pol розмножувати лише перевірені РНК — приклад того, що якщо він зламаний, не копіюйте його. Або це може бути для ефективності.
«Виробляється не так багато білків pol, тому вірус хоче переконатися, що коли він виробляється, він може виконувати свою роботу.Механізм цис-переваги прив'язування, ймовірно, допомагає гарантувати, що білок не просто плаває в клітині в пошуках спорідненої РНК. Це більш ефективний процес»
На наступному етапі свого дослідження вони вивчать, як маніпулювати цис-уподобаннями pol.
«Як тільки ви зрозумієте механізм, у вас з'явиться можливість порушити його і з'ясувати, які наслідки. Це, ймовірно, пригнічуватиме вірус, і це може ускладнити розвиток стійкості вірусу до ліків.»
За матеріалами: SciTechDaily
