Mažu, pavojingu ir lengvai perduodamu hepatito B virusu (HBV) chroniškai serga apie 296 milijonai žmonių ir kasmet miršta apie 1 milijonas žmonių. Šis slaptas virusas įsiveržia į kepenis ir išlieka besimptomis, kol baigiasi ciroze ar vėžiu.
Dauguma gydymo būdų bando slopinti viruso polimerazės (pol) baltymą. Tačiau šie gydymo būdai yra visą gyvenimą ir nėra gydomi. Dabar mokslininkai iš Rokfelerio Charleso M. Rice'o laboratorijos atskleidė dar nematytus mechanizmus, kurie gali paskatinti naujus gydymo būdus HBV gydymui. Jie paskelbė rezultatus m Ląstelė.
„Dabartiniai inhibitoriai gali sušvelninti infekciją, bet negali jos išnaikinti“, – sako Billas Schneideris, Rice's virusologijos ir infekcinių ligų laboratorijos mokslinis asistentas ir vyresnysis šio straipsnio autorius. „Pagrindiniai mokslai gali suteikti naujų įžvalgų ir paskatinti kurti skirtingas strategijas. Štai kodėl grįžome prie piešimo lentos, norėdami sužinoti daugiau apie šį virusą.
Neįprastas organizmas
HBV genomas yra ekonomikos šedevras ir dėl to neįprastai konservatyvus. Daugiau nei pusėje jo yra persidengiantys skaitymo rėmeliai, sritys, kuriose nukleotidai koduoja daugiau nei vieną baltymą. Kadangi viena mutacija viename iš šių kadrų gali pakeisti kitą, virusas turi griežtai kontroliuoti šiuos sudėtingai sujungtus regionus, kad būtų išvengta galimų katastrofiškų padarinių.
Tačiau HBV yra pakankamai lankstus, kad prisitaikytų prie naujos aplinkos ir šeimininkų. „Tai labai sėkmingas žmonių virusas, o jo artimi giminaičiai užkrečia įvairius paukščius ir žinduolius“, – sako Schneideris.
Kaip HBV valdo šią subtilią pusiausvyrą tarp genetinio standumo ir lankstumo, buvo menkai suprantama, nes šiuos persidengiančius rėmus sunku atskirti. Jų kolektyvinis veikimas užgožia atskirų baltymų mechanizmus.
Ilgą laiką tyrėjų radaras buvo pol baltymas, kuris vaidina esminį vaidmenį HBV replikacijoje. Daugiafunkcė molekulė, jos svarbą įrodo jos dydis; jis yra daug didesnis nei kiti viruso baltymai ir apgaubia du trečdalius HBV žiedinio genomo, dalijasi vienu iš persidengiančių skaitymo rėmų su trimis kitais baltymais.
Siekdama geriau suprasti jo dinaminius komponentus, Rice komanda taikė naują praėjusiais metais sukurtą metodą, pagal kurį RNR tiekiama į kultivuotas ląsteles, kad būtų gaminama virusinė DNR, baltymai ir kiti produktai. Šis metodas leido jiems atskirti arba atskirai, arba atskirti baltymų funkcijas persidengiančiuose skaitymo rėmuose ir gauti aiškesnį vaizdą apie pol.
„Įsivaizduokite du skaidraus popieriaus lapus su skirtingu tekstu, sukrautus vienas ant kito. Jei galėsite išimti vieną iš lapų, jį bus lengviau skaityti”, – sako Schneideris. „Štai ką ši RNR tiekimo sistema leidžia mums padaryti.”
Tada jie panaudojo gilų mutacinį nuskaitymą – didelio našumo metodą, kuris gali atskleisti dešimčių tūkstančių baltymų variantų mechaniką ir elgesį. Tai leido jiems išbandyti beveik visus galimus pol baltymo variantus ir pamatyti, kaip jis reagavo į kiekvieną pokytį.
Sustingusios ribosomos
Vienas iš pirmųjų netikėtų atradimų buvo griežtas aminorūgščių, vadinamų prolinais, reikalavimas netoli pol baltymo pabaigos. Yra žinoma, kad šios standžios molekulės sulėtina ribosomas – molekulines mašinas, kurios gamina baltymus, keliaudamos per RNR molekulės ilgį ir paversdamos kodą į aminorūgščių grandines. Keli prolinai iš eilės gali sustabdyti ribosomą. Ir kai ribosoma sustoja tam tikroje kodo vietoje, ji laikinai blokuoja vertimą.
Žinoma, jie nustatė, kad ribosomos, kurios gamina pol baltymą, sustojo prieš pat pabaigą, o baltymas liko pririštas prie ribosomos kaip balionas, pririštas prie vaiko rankos.
„Tai tiesiog nepaleistų“, – sako Schneideris.
Jie teigia, kad šis sustojimas gali suteikti baltymui laiko tinkamai susilankstyti, kad galėtų atlikti savo darbą, ir, svarbiausia, padidinti tikimybę, kad jis prisijungs prie tinkamos RNR – tos, kuri jį užkodavo. Tik tada išsiskiria baltymai.
Siekia naujų tikslų
Jau seniai žinoma, kad pol baltymas nori atvirkštinio transkribavimo RNR, iš kurios jis kilęs (žinoma kaip cis-preferencija), o ne rasti kitą RNR, kurią būtų galima nukopijuoti, tačiau kaip jis tai pasiekė (stabdant ribosomas), iki šiol buvo nežinoma.
Šis procesas gali būti būdas pol baltymui skleisti tik patikrintas RNR – pavyzdys, jei jis sugedęs, jo nekopijuokite. Arba tai gali būti dėl efektyvumo.
„Pagaminama nedaug pol baltymų, todėl virusas nori įsitikinti, kad pagaminus vieną, jis gali atlikti savo darbą“, – sako jis. „Cis pirmenybė pagal pririšimo mechanizmą tikriausiai padeda užtikrinti, kad baltymas ne tik plūduriuotų ląstelėje ir ieškotų savo giminingos RNR. Tai efektyvesnis procesas.”
Kitame tyrimo etape jie ištirs, kaip manipuliuoti polo cis pirmenybe. „Kai supranti mechanizmą, turėsi galimybę jį sutrikdyti ir išsiaiškinti, kokios yra pasekmės“, – sako jis.
Viena iš idėjų yra užkirsti kelią ribosomų užstrigimui mutuojant prolinus, kurie sukelia pauzę. „Tai tikriausiai slopintų virusą ir gali apsunkinti viruso atsparumo vaistams vystymąsi“, – sako jis.