Борьба с вирусными инфекциями внутри человеческих клеток представляет собой серьезную задачу, поскольку вещества, способные уничтожить вирус, зачастую оказывают негативное воздействие и на саму клетку. В качестве альтернативного подхода ученые предложили метод стабилизации вируса Эбола в клетке-хозяине, препятствующий его дальнейшему распространению.

Вирус Эбола является причиной тяжелой геморрагической лихорадки, характеризующейся приблизительно 40-процентной летальностью. В XXI веке вспышки этого заболевания происходят все чаще и охватывают растущее число людей. Существуют опасения, что вирус постепенно адаптируется к передаче от человека к человеку, что в сочетании с высокой смертностью делает его весьма опасным патогеном.

Вирусная частица способна проникнуть внутрь клетки благодаря гликопротеину GP, расположенному на ее внешней поверхности. Этот белок формируется из трех идентичных пар субъединиц, которые объединяются в более крупные структуры, известные как GP1 и GP2. Первая из них обеспечивает взаимодействие с клеткой-хозяином, а вторая отвечает за последующее слияние мембран вируса и клетки. эндосому— это мембранный пузырек, расположенный внутри клетки. В данном процессе GP1 взаимодействует с рецептором на поверхности везикулы, а GP2 вызывает слияние мембран вируса и пузырька.

На сегодняшний день большинство исследованных малых молекул, ориентированных на воздействие на GP, оказывали обратное действие: они вызывали дестабилизацию белковой структуры. В текущем исследовании ученые решили изучить возможность блокирования вирусной инфекции путем предотвращения изменения формы гликопротеина GP. Для этого был проведен скрининг библиотеки, содержащей 4,73 миллиарда соединений, каждое из которых было идентифицировано уникальной ДНК-меткой.

После модификации идентифицированной молекулы, получившей обозначение MWAC-2600, ученые синтезировали соединение MWAC-3634, обладающее высокой степенью связывания с GP. В ходе экспериментов с настоящим вирусом Эбола даже минимальная концентрация этого соединения (0,65 наномоля) привела к снижению инфекционности на 50 процентов. При этом, при концентрациях, превышающих в 15 тысяч раз порог токсичности для клеток, она не вызывала заметного вреда.

С использованием метода криоэлектронной микроскопии исследователи смогли определить точное место прикрепления молекулы. Оказалось, что она располагается в особом углублении, расположенном на стыке двух доменов белка GP, одновременно смещая небольшую «заслонку», перекрывающую это углубление. Вследствие этих локальных изменений наблюдается значительное повышение стабильности всего комплекса GP: молекула MWAC-3634 формирует множество связей сразу с двумя частями белка, что позволяет удерживать его в первоначальном, не подготовленном к слиянию состоянии.

По всей видимости, воздействие MWAC-3634 приводит к излишней «закостенелости» GP: для проникновения вируса в клетку необходимо резкое изменение конфигурации белка – его «распрямление». При этом молекула существенно увеличивает энергетические затраты, необходимые для осуществления подобной трансформации. В результате, белок остается зафиксированным в исходном положении и не может выполнить требуемое движение.

Эффективность разработанного подхода была подтверждена в ходе экспериментов на мышах, инфицированных вирусом Эбола, адаптированным для данного вида животных. В группе контроля выжило 28,6 процента подопытных, тогда как при пероральном приеме MWAC-3634 уровень выживаемости составил 85,7 процента, а при внутрибрюшинном введении – 100 процентов животных. На четвертый день после заражения вирусная нагрузка в крови была на 176 раз ниже контрольного значения при пероральном введении и на 4019 раз ниже при внутрибрюшинном пути введения.

Тем не менее, до создания лекарственного средства для применения у людей еще предстоит пройти значительный путь – адаптированный для мышей вирус Эбола не представляет опасности для человека. Это требует дальнейшей оптимизации соединения и проведения дополнительных исследований на других моделях, включая клинические испытания на человекообразных приматах.

Тем не менее авторы научной работы, опубликованной в журнале Nature Communications, было установлено принципиально новое решение для блокирования вируса Эбола, препятствующее его переходу в фазу, необходимую для заражения.