Каждый день наш организм сталкивается с множеством вирусов и других патогенов. Наша иммунная система должна постоянно решать, что является «чужеродным», а что является частью самого тела, чтобы собственные клетки организма не подвергались непреднамеренной атаке со стороны его собственных защитных войск. Вирусы имитируют собственные структуры организма и, таким образом, представляют собой особую проблему для иммунной системы.
Таким образом, иммунная система работает как сенсорный орган, который постоянно обнаруживает опасности и запускает соответствующие защитные механизмы. Эта иммуносенсорная система ищет вирусы, исследуя собственную рибонуклеиновую кислоту (РНК) организма на наличие РНК с характеристиками, типичными для вирусов. В РНК-вирусах РНК является носителем генетической информации вируса.
Для размножения вирусы должны умножать свою РНК, и это умножение приводит к развитию молекулярных паттернов, которые, в свою очередь, используются для обнаружения самих вирусов.
В течение некоторого времени было известно, что RIG-I-подобные рецепторы (RLR) играют решающую роль в обнаружении РНК-вирусов. Эти рецепторы действуют как «пожарная тревога» в иммунной системе: когда молекулы РНК вирусов связываются с этими рецепторами, запускается сигнальная цепь, которая приводит к выработке веществ, которые в конечном итоге могут бороться с вирусами. «Во время амплификации вирусной РНК на одном конце вновь образованной РНК неизбежно развивается так называемая трифосфатная группа, состоящая из трех фосфатов. Несколько лет назад мы первыми показали, что именно эта трифосфатная группа позволяет RIG-I обнаруживать вновь образованную вирусную РНК.
Раньше считалось, что вирусы могут ускользнуть от этого обнаружения с помощью простых обманных молекулярных маневров », — сказал профессор. Гюнтер Хартманн, директор Института клинической химии и клинической фармакологии больницы Боннского университета.
RIG-I: молекулярная атака против вирусов
Вместе с учеными из лаборатории иммунобиологии Лондонского исследовательского института в Англии ученые, работающие с доктором. Мартин Шлее и проф.
Доктор. Гюнтер Хартманн из больницы Боннского университета исследовал иммунораспознавание реовирусов. В это семейство входят ротавирусы, которые вызывают серьезные диарейные заболевания и являются причиной смерти более миллиона детей во всем мире каждый год.
Иммунораспознавание реовирусов ранее было неясным, поскольку их РНК не содержит трифосфатной группы. Теперь исследователи обнаружили, что, к удивлению, структура РНК с двумя фосфатами на конце двойной цепи РНК в реовирусах может аналогичным образом запускать RIG-I и вызывать тревогу у иммунной системы.
«Это открытие имеет значение для обнаружения РНК-вирусов, выходящих далеко за рамки реовирусов: для вируса сравнительно просто молекулярно изменить трифосфат в процессе своего развития», — сказал д-р.
Schlee. Первым шагом в этом процессе обычно является отщепление наиболее удаленного фосфата от трифосфатной группы, что приводит к образованию дифосфата.
Этот шаг необходим для того, чтобы вирус произвел дальнейшие модификации своей РНК и, таким образом, облачился в молекулярную маску невидимости. Однако любая форма дальнейшего молекулярного камуфляжа чрезвычайно затруднена для вируса из-за дополнительного узкоспециализированного иммунораспознавания дифосфата, опосредованного RIG-I. Таким образом, RIG-I атакует вирус с двух сторон, существенно ограничивая его дальнейшее развитие. «Без исследования реовирусов мы не смогли бы открыть этот универсальный механизм обнаружения вирусов», — сказал проф. Hartmann.
Поскольку члены семейства реовирусов также содержат дифосфатную группу в своей вирусной РНК, здоровый организм также может обнаруживать эти вирусы и бороться с этими заболеваниями в течение нескольких дней. Однако дети, страдающие от недоедания, не могут задействовать эти резервы, и болезнь может стать опасной для жизни.
Иммунная система: сенсорная система для здоровья
Исследователи видят большой потенциал применения в расшифровке обнаружения вирусов: «В настоящее время мы уже разрабатываем искусственно созданные копии вирусной РНК, чтобы целенаправленно предупреждать нашу иммунную систему о вирусах», — сказал проф. Хартманн, который также является директором проекта «Новые противоинфекционные средства» в Немецком центре исследований инфекций (DZIF). Профессор Хартманн в настоящее время также является спикером Cluster of Excellence ImmunoSensation, который поддерживается грантом в 28 миллионов евро от Немецкого исследовательского фонда (DFG).
Кластер объединяет на сайте экспертов из различных дисциплин и связывает их с международными исследовательскими структурами.