Cell o mechanizmie pandemii

To dzieje się jak ze scen „Inwazji Porywaczy Ciała - Invasion of the Body Snatchers”, kiedy wirus infekuje organizm i przekształca się w coraz więcej swoich kopii. Obecnie badacze wykazali, że ogromna grupa wirusów, w tym grypy oraz inne poważne patogeny kradną genetyczne sygnały gospodarza i rozprzestrzeniają swój własny genom.

Odkrycia zostały opublikowane w Cell. Badanie było wieloprzekrojowe i polegające na współpracy z ośrodkami wiodącymi takimi jak Global Health and Emerging Pathogens Institute w Icahn School of Medicine w Mount Sinai w Nowym Yorku oraz MRC-University of Glasgow Centre for Virus Research w Wielkiej Brytanii.

Zespół wirusologów przyjrzał się dużej grupie wirusów znanych jako te, które powodują segmentację nici negatywnej RNA, czyli sNSVs. Obejmują one szeroko rozpowszechnione i poważne patogeny ludzkie, zwierząt domowych oraz roślin, w tym jest to grypa oraz Lassa wirus. Wykazano, że poprzez kradzież przez nie sygnałów genetycznych od gospodarza wirusy mogą wytwarzać całe mnóstwo wcześniej niewykrytych białek. Naukowcy nazwali je UFO ponieważ szyfrują one poprzez zszywanie sekwencji genetycznych gospodarza oraz własnych. Dotychczas nie było wiedzy na temat istnienia tego rodzaju białek. Okazuje się zaś, że te białka UFO mogą zmieniać kierunek infekcji wirusowej i mogą być użyte dla potrzeb szczepionek.

- Zdolności patogenów do obchodzenia barier w organizmie gospodarza, aby wywołać infekcję bazuje na białkach pochodzących od ekspresji patogenów – powiedział Ivan Marazzi, associate profesor mikrobiologii w Icahn School of Medicine oraz współautor badania. – Aby zrozumieć jak patogeny antagonizują organizm i wywołują infekcje, potrzebujemy mieć jasność jakie białka szyfrują patogeny, jak funkcjonują oraz jaki jest sposób, w który wpływają na swoją zjadliwość – dodał.

Wirusy nie potrafią budować swoich własnych białek, więc potrzebują wydawać odpowiednie instrukcje maszynerii, która tworzy białka w komórkach zainfekowanych gospodarzy. Wiadomo, że wirusy tak działają poprzez komórki zwane chwytliwymi, w których ucinają końcówkę komórki z własnym białkiem szyfrującym wiadomość ( przekazującego RNA lub mRNA) i potem rozbudowują się tak, że sekwencja z ich własnym genomem trafia do organizmu gospodarza.

- Od dekad myśleliśmy, że w czasie zetknięcia się tego sygnału w celu rozpoczęcia przekształcania tej wiadomości w białko, ona czyta wiadomość dostarczoną jedynie przez wirusa. Ale nasza praca pokazuje, że sekwencja gospodarza nie siedzi cicho – stwierdził dr Marazzi.

Badacze wskazują, że ponieważ wirusy tworzą hybrydę z mRNA gospodarza z własnymi genami, wirusy sNSVs mogą wytwarzać wiadomości dodatkowe pochodzące od wyjściowej trójki zasad w nici RNA organizmu gospodarza. Ten proces nazywa się „start snatching” i umożliwia przekształcanie wcześniej niepodejrzewanych o to białek w sekwencję hybrydy wirus-gospodarz. Badacze dalej wykazują, że te nowe geny są wyrażane przez wirusy grypy oraz potencjalnie ogromną liczbę innych wirusów. Produkt tych hybrydowych genów może zostać uwidoczniony w układzie immunologicznym oraz potrafią one modulować własną zjadliwość. Kolejne badania są potrzebne, aby zrozumieć tą nową klasę białek oraz to jaki ma wpływ ich wszechobecna ekspresja przez wielu wirusów RNA, która wywołuje epidemie i pandemie.

Ed Hutchinson, współautor badania i research fellow w MRC-University of Glasgow Centre for Virus Research powiedział, że wirusy zajmują organizm gospodarza na poziomie molekularnym, a ta praca identyfikuje nową drogę, poprzez którą wirusy mogą wymuszać każde ostanie uderzenie potencjalnego końca molekularnej maszynerii, w której nastąpiła ich inwazja. Podczas, gdy praca, którą wykonaliśmy koncentruje się na wirusach grypy, implikuje, że ogromna liczba szczepów wirusów może tworzyć wcześniej nieoczekiwane geny.

Badacze przekazują, że kolejną częścią ich pracy będzie zrozumienie jaką rolę odgrywają te nieoczekiwane geny.

- Teraz wiemy, że one istnieją, możemy je badać i wykorzystywać wiedzę, aby pomagać w eliminacji chorób – wskazał dr Marazzi – Jednak potrzebny jest ogromny wysiłek na poziomie globalnym, by zatrzymać epidemie i pandemie wirusowe a te nowe światło jakie rzuca nasza praca może prowadzić do identyfikacji nowych sposobów powtrzymania zakażeń – podkreślił.

Badanie było wspierane przez fundatorów, w tym National Institute of Allergy and Infectious Diseases oraz UK Medical Research Council.