Исследование выявило, что вирусы используют разнообразные характеристики РНК для точной упаковки своих геномов

Учёные из Университета штата Сан-Диего и Мичиганского государственного университета проливают новый свет на то, как вирусы тщательно упаковывают свой генетический материал — прорыв, который может помочь исследователям в разработке противовирусных препаратов и генной терапии.

Основные выводы

Команда учёных обнаружила, как сочетание молекулярных свойств позволяет вирусам выборочно собирать собственную РНК в белковые оболочки, называемые капсидами, игнорируя при этом конкурирующий геном клетки-хозяина. Капсиды, подобно молекулярной броне, защищают генетический материал вируса от повреждений и помогают ему проникать в клетки хозяина.

Значимость открытия

Понимание того, как вирусы упаковывают свою РНК с высокой селективностью — некоторые вирусы достигают точности более 99% — может помочь учёным создавать в лаборатории собственные версии капсидов и использовать их в качестве мощных научных инструментов.

Перспективы для здоровья

С точки зрения здоровья, синтетические капсиды могут быть использованы для создания противовирусных препаратов, нацеленных на упаковку РНК, что может повлиять на человека, сельское хозяйство и ветеринарию.

Кристин Пэрент, директор крио-ЭМ-центра MSU и автор последней статьи, говорит: «С точки зрения здоровья, синтетические капсиды могут быть использованы для создания противовирусных препаратов, нацеленных на упаковку РНК, что может повлиять на человека, сельское хозяйство и ветеринарию».

Результаты последнего прорыва

Последний прорыв стал результатом сотрудничества между исследователями из штата Спартан и лаборатории Гарманна в Университете штата Сан-Диего, которая изучает сложную молекулярную хореографию, стоящую за репликацией вирусов, инфекцией и эволюцией.

Рис Гарманн, доцент кафедры химии и биохимии в SDSU и старший автор нового исследования, отмечает: «Некоторые РНК-вирусы состоят менее чем из 200 молекул. И всё же они способны на поразительные подвиги, такие как размножение в астрономических количествах и создание точных наноструктур».

Вирусы и их механизмы упаковки РНК

Чтобы проиллюстрировать ошеломляющее количество вирусов, обнаруженных на нашей планете, Пэрент предлагает своим студентам такую наглядную иллюстрацию: если зачерпнуть две горсти воды из озера Мичиган, вы будете держать в руках больше вирусов, чем людей на Земле.

Среди этих вирусов наиболее распространены бактериофаги, или фаги — вирусы, которые инфицируют и размножаются внутри бактерий. В своём новом исследовании учёные изучили фаг под названием MS2, который охотится на кишечную палочку (E. coli).

Вирусы полагаются на молекулярный механизм других клеток для репликации. Когда MS2 прикрепляется к бактерии, он впрыскивает свой генетический материал, заставляя клетку-хозяина собирать копии вируса. Во время этого процесса вирусные оболочечные белки собираются вокруг вирусной РНК, образуя капсид, который защищает генетический груз.

Открытие в области упаковки РНК

Исследователи систематически изменяли геном MS2, создавая РНК-конструкции с уникальными свойствами. Они анализировали результаты упаковки капсидов, чтобы определить влияние этих изменений РНК.

В частности, они смогли увидеть уникальные и зачастую неожиданные результаты упаковки капсидов — вирусные частицы, которые были слишком маленькими, и даже частицы с неэффективными формами.

В конечном итоге исследователи обнаружили, что белки оболочки MS2 сами по себе способны выборочно упаковывать вирусную РНК, и что разнообразная группа свойств РНК, а не только хорошо известный TR stem-loop, оказывает значительное влияние на процесс. Это включало длину РНК, последовательность и различные структуры стеблей и петель, которые в совокупности вносили свой вклад.

Переписывая наше понимание

Благодаря своим открытиям команда помогает переписать наше понимание того, как некоторые вирусы достигают впечатляющих результатов в упаковке РНК. С помощью синтетических капсидов и нового генетического груза эти же молекулярные механизмы могут быть использованы на благо человечества — от редактирования генов и вакцин до следующего поколения РНК-терапии.

Предоставлено:
Michigan State University

Источник