Virus gripe zavede celico z blokiranjem obrambnega odziva na okužbo • Vâčeslav Kalinin • Znanstvene novice o "Elementih" • Virologija, Molekularna biologija

Virus gripe triki celice z blokiranjem obrambnega odziva na okužbo

Sl. 1. Virus gripe vstopi v telo skozi cilia dihalnega trakta. Slika z www.nationalgeographic.com

Opisan je nov mehanizem, s katerim virus gripe zavira zaščitni reakcijo okužene celice. Protein enega od virusnih sevov posnema histon, protein celičnega jedra, tako da poveže namesto histona z encimskim kompleksom, ki vključuje protivirusne gene. Kot rezultat, je celica prikrajšana za sposobnost obrambnega odziva na okužbo.

Vdor v celico, virus običajno izvaja piratski zaseg celičnih virov in prilagaja svoje genetske mehanizme za svoje potrebe. V prispevku, objavljenem nedavno v reviji Narava, opisal nov mehanizem, s katerim virus influence H3N2 vpliva na epigenetsko regulacijo genskega dela. Epigenetski regulativni mehanizmi – mehanizmi, ki niso povezani s spremembami nukleotidne sekvence DNA, a vplivajo na delo genov – so postali "vroča področja" raziskav v zadnjih letih.

Človeška DNA je zelo dolga. V navadni celici so trije metri DNK razdeljeni v 46 kromosomih, to je nekaj "centimetrov" DNA v "srednjem" kromosomu. Da se ta dolga nit ne zaplete, še vedno obstaja nerazumljiv mehanizem za tesno pakiranje.Vodilno vlogo pri pakiranju DNK igrajo proteini celičnega jedra, histoni. Histoni so prav tako vključeni v regulacijo genskega dela – transkripcije (sinteza mRNK), pri sintezi DNA med množenjem celic, pri odpravi poškodb DNA. Štiri glavne histone (H2A, H2B, H3, H4) tvorijo strukturo, ki jo je mogoče primerjati s tuljavo za navijanje DNA strune. Če je DNA pakiran zelo dobro, so geni, kodirani v njem, "tihi", ker se encimi, ki so potrebni za izražanje, ne morejo pridružiti njih. Zato je treba za aktiviranje genov oslabiti embalažo. Glavni del molekule histona je zložen v kompaktno strukturo, iz katere nestrukturira konec beljakovinske verige. Spremembe aminokislinskih ostankov na tem koncu, zlasti metiliranje (dodajanje metilne skupine -CH3) vplivajo na interakcijo histona z DNA. Lahko vodijo do lokalnega "razkritja" inertne kompaktne DNA embalaže in aktivirajo delo genov.

V genomu virusa gripe, kodiranega NS1 proteina, ki ni vključen v sestavo virusnih delcev. O NS1 je že znano, da se kopiči v jedru okužene celice in zavira celični odziv na okužbo, blokira proizvodnjo interferonov, moti tvorbo mRNA in njen izstop iz jedra.Analiza zaporedja aminokislin, ki so jo opravili avtorji tega dela, je na koncu virusa NS1 virusa influence A H3N2 pokazala sekvenco, ki je zelo podobna zaporedju na koncu molekule histona H3. Poskusi so pokazali, da ima ta podobnost funkcionalne posledice: lizin 229 aminokislinski ostanek na koncu NS1 se je izkazal kot primeren substrat za encime, ki pritrdijo metilno skupino na lizin na koncu histona H3 kot in vitro, in v okuženi celici. Če je bila v gen NS1 uvedena mutacija, je bil ta lizin nadomeščen z argininom, niso opazili metilacije. Tako NS1 tekmuje s histonomom H3 za sposobnost metiliranja in preprečuje vključitev genov, povezanih z razkritjem DNA z metiliranim H3 (glej sliko 2).

Sl. 2. a. Običajno je nestrukturiran konec histona H3, ki vsebuje aminokislinsko sekvenco (ARTK), lahko metilirani (modri krog) za lizin (K) z uporabo encima Set1. Set1 se aktivira s kompleksom encimov hPAF1C, kar prispeva tudi k funkciji RNK polimeraze in s tem prepisovanju genov. Metilacija histona H3 aktivira transkripcijo.
b. NS1 protein virusa influence A H3N2 ima aminokislinsko zaporedje (ARSK), podobno zaporedju histona H3.Z uporabo tega zaporedja se NS1 veže na kompleks hPAF1C in preklopi Set1-metilacijo iz histone H3 na sebi. Transkripcija ni aktivirana. Slika iz obravnavanega članka iz Krasnoselsky & Katze Narava

V tem delu je bilo najprej prikazano, da se histon H3 veže na celični kompleks encimov hPAF1C, kar prispeva k delu polimeraze RNK, ki izvaja transkripcijo – sintezo mRNK. Izkazalo se je, da tukaj NS1 tekmuje s histonom. Imela pa je tudi funkcionalne posledice.

Da bi ugotovili, kako virus vpliva na delo genov v okuženi celici, so avtorji uporabili zelo močno metodo globalnega zaporedja (GRO-seq) – globalno branje sekvenciranja. Za analizo "branja" je bila trenutno sintetizirana mRNA označena z BrutP, analogom normalnega substrata UTP RNA polimeraze (uridin trifosfat). To mRNA, ki vsebuje BrU, smo zdrobili v kratek fragment (vsak približno 100 nukleotidov) in očistili z uporabo protiteles proti BrU. Rezultirajoče pripravke smo raziskali z uporabo novih metod velikega "globalnega" določanja nukleotidnih zaporedij, pri čemer smo večkrat analizirali te kratke fragmente. Nato so z uporabo računalniške analize našli gene, iz katerih so bili berljivi, in ocenili pogostost njihovega branja.Tako metoda omogoča ne le identifikacijo genov, ki trenutno delujejo, temveč tudi količinsko opredeliti njihovo stopnjo aktivnosti.

Izkazalo se je, da vezava hPAF1C na NS1, ko so celice okužene z divjim tipom H3N2, močno zavirajo transkripcijo (mRNA sintezo) številnih protivirusnih genov. Istočasno se transkripcija genov, ki niso povezana z obrambno reakcijo, ni spremenila. Če so bile celice okužene z virusom gripe z mutiranim proteinom NS1, ki nima sposobnosti povezovanja s hPAF1C, je bila vključitev antivirusnih genov normalna.

Tako influenca A virus H3N2 zavira imunski odziv okužene celice z uporabo predhodno neznanega epigenetskega mehanizma. To še enkrat kaže, kako genialno virusi premagujejo zaščitne pregrade telesa. Vprašanja se pojavljajo: v kolikšni meri je ta epigenetski mehanizem edinstven? Kako lahko to vpliva na infektivnost virusa gripe, resnost bolezni? H3N2 ne sodi med najbolj agresivne viruse. Morda je v procesu evolucije razvil ta mehanizem za povečanje svoje dejavnosti v zadnjem času. NS1 drugih znanih variant virusa gripe imajo tudi nestrukturiran konec verige beljakovinskih molekul, vendar nimajo histonsko podobnih zaporedij.Nemogoče je napovedati, kaj se bo zgodilo, če se taka sekvenca pojavi v NS1 agresivnega ptičjega virusa H5N1, ki je prestrašil človeštvo. Nobenega dvoma ni, da so virusi razvili druge, še neznane, mehanizme napada na celico. Z vidika medicinske prakse lahko pridobljene rezultate uporabimo pri razvoju novih zdravil proti gripi.

Viri:
1) Ivan Marazzi, Jessica SY Ho, Jaehoon Kim, Balaji Manicassamy, Scott Dewell, Randy A. Albrecht, Chris W. Seibert, Uwe Schaefer, Kate L. Jeffrey, Rab K. Prinjha, Kevin Lee, Adolfo García-Sastre, Robert G. Roeder, Alexander Tarahovsky. Prekinitev protivirusnega odziva s histonskim mimikom gripe // Narava. 2012. V. 483. Pp. 428-433.
2) Alexei L. Krasnoselsky, Michael G. Katze. Virrologija: zgodba o repu gripe // Narava. 2012. V. 483. Pp. 416-417.

Vyacheslav Kalinin


Like this post? Please share to your friends:
Dodaj odgovor

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: