Когда вирусы заражают клетки, они берут под контроль клеточный метаболизм и захватывают клеточные ресурсы для производства вирусных белков. Этот процесс зависит от молекул вирусной РНК, которые доставляются непосредственно (в случае РНК-вирусов) и / или вновь синтезируются в клетке-хозяине, и обеспечивают схему производства вирусных белков трансляционным аппаратом клетки.
Однако клетки обладают защитными системами, которые активируются специальными сенсорами, которые могут отличать вирусные РНК от хозяйских РНК. Эти белки, три из которых относятся к семейству RIG-I-подобных рецепторов (или RLR), распознают и специфически связываются с чужеродными РНК.
Это, в свою очередь, предупреждает врожденную иммунную систему, которая продолжает разрушать чужеродные РНК, тем самым предотвращая производство новых вирусных частиц. «На основе экспериментов in vitro известно, что белки RLR связываются с определенными характерными паттернами в вирусных РНК, но было невозможно выделить точные последовательности РНК, связанные этими белками в живых инфицированных вирусом клетках», — говорит профессор Карл-Петер Хопфнер из Genzentrum LMU.
Связывание РНК с белками ультрафиолетовым светом Хопфнер в сотрудничестве со своими коллегами Карлом-Клаусом Конзельманном (LMU), Йоханнесом Содингом (LMU) и Адольфо Гарсиа-Састре (больница Mount Sinai, Нью-Йорк) применил хитроумную экспериментальную стратегию, чтобы получить вокруг этой проблемы, что позволило им очистить и охарактеризовать комплексы рибонуклеопротеидов, содержащие вирусные РНК, из инфицированных вирусом клеток. Внутренняя стабильность взаимодействия между RLR и вирусными РНК очень низкая.
Поэтому исследователям сначала нужно было стабилизировать комплексы, чтобы изолировать их в целости и сохранности. Для этого они инфицировали клетки вирусом кори и инкубировали их в присутствии химически модифицированного фотоэлементаактивируемый предшественник РНК, который включается во вновь синтезированные вирусные РНК. «При условии, что физическое расстояние между РНК и связывающим с ней белком достаточно короткое, последующее воздействие ультрафиолетового света на такие клетки вызывает образование стабильной ковалентной связи между ними», — объясняет Хопфнер.
Полученные комплексы РНК-белок затем могут быть выделены из клеток, и после отделения белков можно определить нуклеотидные последовательности РНК. «Это позволило нам определить, как RLR распознают чужеродные РНК и чем последние отличаются от эндогенных клеточных РНК», — говорит Хопфнер.
Исследователи обнаружили, что белки RLR RIG-I и MDA5 действительно распознают определенные элементы в вирусных РНК в живых клетках, инфицированных вирусом кори.
Как и многие другие вирусы, в том числе вызывающий бешенство, вирус кори обладает однонитевым РНК-геномом. В отличие от ДНК-вирусов, он доставляет матрицу РНК непосредственно в клетку-хозяин. Однако затем эта молекула должна быть транскрибирована ассоциированной с ней вирусной РНК-полимеразой для генерации мРНК, необходимой для синтеза вирусных белков и распространения инфекции.
Сенсоры связываются с конкретными областями ". И хотя RIG-I предпочтительно связывается с определенными последовательностями, обнаруженными на открытых концах различных вирусных РНК как in vitro, так и in vivo, MDA5 довольно неожиданно распознает не сам вирусный геном, а, по-видимому, определенные области, расположенные внутри вирусного генома. мРНК ", — объясняет Хопфнер.
Более того, эти области отличаются по своему основному составу от последовательностей, обнаруженных в других вирусных РНК, предполагая, что MDA5 полагается на эти структурные различия, чтобы различать вирусные и эндогенные РНК.
Хопфнер и его команда теперь планируют исследовать взаимодействие RLR с другими вирусными нуклеиновыми кислотами, чтобы получить более четкую картину молекулярных механизмов, которые позволяют этим белкам обнаруживать чужеродные РНК. Это, в свою очередь, должно пролить свет на то, почему врожденная иммунная система испытывает трудности с ответом на определенные вирусы и как возникают аутоиммунные заболевания, связанные с RLR, такие как ревматоидный артрит.
Лучшее понимание обоих этих вопросов может предложить новые подходы к лечению как вирусных инфекций, так и аутоиммунитета.