Попадая в клетку, вирус нарушает ее функционирование. Изначально полагалось, что защитный ответ клетки на вирусную инфекцию запускает механизм ее гибели. Однако исследование, в котором приняли участие биоинформатики из НИУ ВШЭ, выявило иную причину: клетка реагирует не на сам вирус, а на собственные транскрипты, приобретающие неестественно большую длину. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Большинство вирусов используют схожий механизм: они подавляют активность генов клетки и заставляют её синтезировать вирусные белки. В результате клетка прекращает выработку собственных защитных веществ и теряет устойчивость. Однако, как стало известно, этот процесс иногда может негативно сказаться и на самих вирусах.
Американские, британские, немецкие, китайские и российские биологи и биоинформатики выяснили, как клетке под силу определить атаку. В ходе исследования ученые подвергали клетки воздействием вирусов герпеса и гриппа, используя для анализа метод RIP-секвенирования. Данная технология позволяет выделить из клетки РНК, взаимодействующую с конкретными белками, и таким образом отследить изменения в активности генов клетки после заражения.
Согласно результатам исследования, вирусные белки препятствуют нормальному завершению транскрипции, то есть процесса считывания информации с ДНК. Это приводит к тому, что синтез РНК не прекращается своевременно, и вместо необходимых транскриптов формируются избыточно длинные молекулы. В их составе обнаруживаются фрагменты «мусорной» ДНК — древние вирусные последовательности, которые накапливались в нашем геноме на протяжении миллионов лет эволюции. В нормальных условиях эти участки не проявляют активности, однако при возникновении сбоя они начинают считываться, образуя структуры с необычной организацией — левозакрученные двойные спирали, известные как Z-РНК.
Когда количество этих молекул возрастает, клетка интерпретирует это как признак угрозы. Обнаружение этих молекул обеспечивается белком ZBP1, выполняющим роль сенсора внутриклеточного иммунитета. При фиксации скопления Z-РНК клетка активирует программу, ведущую к самоуничтожению – апоптозу или некроптозу. Это препятствует возможности вируса использовать ресурсы клетки для репликации.
«Таким образом, вирус, стремясь подавить активность клеточных генов и использовать ресурсы клетки для собственного размножения, парадоксальным образом запускает механизм ее гибели. Это можно сравнить с попаданием на мину врожденного иммунитета: клетка уничтожается вместе с вирусом, предотвращая его дальнейшее распространение», – прокомментировала один из авторов исследования, руководитель Международной лаборатории биоинформатики факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ Мария Попцова.
По мнению исследователей, аналогичный защитный механизм может проявляться и при других вирусных заболеваниях, сопровождающихся нарушением транскрипции. К тому же, ученым удалось воспроизвести этот эффект искусственным путем: препарат JTE-607, который проходит клинические испытания в качестве противоопухолевого средства, также стимулирует образование Z-РНК. Таким образом, потенциально этот же механизм может быть применен в терапии – например, для целенаправленной стимуляции гибели раковых клеток или для усиления иммунного ответа.
Данная работа стала возможной благодаря поддержке Программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ, осуществляемой в рамках проекта «Центры превосходства».
Информация предоставлена пресс-службой НИУ ВШЭ