Молекулярным биологам удалось раскрыть предательство, которое позволяет вирусам беспрепятственно инфицировать клетку. Оказалось, по неизвестным пока причинам предает свою клетку белок-защитник. Он не просто бездействует, но переходит на сторону агрессора.
Взаимодействие между клеткой и вирусом порой напоминает гонку вооружений. И эукариотическая клетка, и ее патогены постоянно совершенствуют молекулярные и генетические средства нападения и обороны. Причем более примитивный соперник (внеклеточная форма жизни -- вирусы) зачастую побеждает, вызывая эпидемии и массовый мор. Американским ученым удалось раскрыть пару хитростей, благодаря которым вирусные атаки порой столь успешны.
Защита от инфекций
Вирусный нуклеотид (РНК или ДНК) не просто поселяется в клетке животного или растения, а заставляет матричную РНК синтезировать чужеродные белки. То есть вся клетка превращается в фабрику по сборке и распространению вирусов. И хотя в здоровой клетке работают механизмы, которые находят и обезвреживают неправильные последовательности ДНК и РНК, вирусы все равно умудряются остаться незамеченными.
Например, некоторые вирусы научились обманывать систему защиты матричной (м) РНК. Известно, что мРНК содержит первичную информацию о последовательности аминокислот в структуре белка. Зрелая мРНК содержит как кодирующие, так и некодирующие области. Так, 3'-полиадениновый хвост появляется у РНК, которая готовится к синтезу белка. Если этот хвост убрать, то мРНК разрушится, не синтезировав белок. И когда мРНК начинает синтезировать неправильный белок, защитная система включает в работу ферменты, которые подрезают кислоте хвост. Некоторые вирусы предотвращают обрезание хвоста и именно таким способом реализуют свою генетическую информацию. Происходит инфицирование.
Пока ученые не знают, как именно вирусы обманывают защитную ситстему. Поэтому исследователи из Университета штата Колорадо (Colorado State University) под руководством Кевина Соколовски (Kevin J. Sokolovski) изучали, как взаимодействует вирус с РНК-стабилизирующим белком. В итоге авторы статьи «Sindbis virus usurps cellular HuR protein to stabilize its transcripts and promote infections in mammalian and mosquito cells» (журнал Cell Host&Microbe) объяснили, почему некоторые из вирусов проходят через клеточный КПП.
Инфицирование в пробирке
Для эксперимента исследователи выбрали РНК-геномный вирус рода Alphavirus семейства Togаviridae -- SinV. Известно, что этот патоген вызывает очаговые сезонные лихорадки, последствия которых могут затянуться на несколько лет. Инфекция переносится комарами и распространяется среди млекопитающих.
Биологи изучили строение вирусного нуклеотида и пришли к выводу, что у него нет никаких химических препятствий для взаимодействия с клеточной системой защиты у млекопитающих. Так как вирус живет и размножается в клетках насекомых, то биологи исследовали цитоплазму и геном переносчиков инфекции -- комаров Aedes aegypti и Aedes Albopictus. Экспериментаторы обнаружили у комаров гомолог белка HuR, который «следит за здоровьем» матричной РНК у млекопитающих. Ученые неоднократно описывали жизненно важную роль этого протеина, который приходит на помощь клетке, оказавшейся под воздействием стрессирующих факторов (экстремально высокая или низкая температура, инфекция).
После полученных результатов исследователи не могли не проверить способность вируса SibV взаимодействовать с HuR и его комариным братом-близнецом.
Экспериментаторы проследили за процессом инфицирования на культуре клеток комаров и человека (293Т). Оказалось, что активный центр вирусной РНК взаимодействует с защитным белком HuR. Причем происходит это не сразу, а когда клетка начинает чувствовать, что «пахнет жареным». До определенного момента белок HuR находится в ядре клетки. Когда концентрация вирусной РНК в цитоплазме повышается, HuR выходит, чтобы «навести порядок». Но, распознав непрошенную гостью, защитный белок не подавляет ее, а, напротив, соединяется с ней и перестает контролировать работу клеточной ДНК.
По результатам электрофоретического анализа изменения мобильности (EMSA) ученые пришли к выводу, что белок HuR связывается с урацил-насыщенным участком, который находится неподалеку от 3'-конца вирусной РНК.
Белок HuR готов предать родную клетку не ради любого нуклеотида. Так, в контрольном эксперименте неспецифичная РНК и несколько модифицированный белок так и не вступили во взаимодействие. Ученые пришли к выводу, что высокое сродство белка и вирусной РНК слишком специфичны. Кевин Соколовски и его коллеги затрудняются объяснить столь высокую специфичность. Но надеются, что дальнейшие исследования помогут понять остальные секреты инфицирования и разработать эффективные методы борьбы с вирусами.
