Ученые из Университета ИТМО совместно с американскими коллегами сделали шаг в понимании структуры респираторно-синцитиального вируса человека (hRSV), который ежегодно поражает тысячи людей.
Исследователи смогли определить трехмерную структуру белка NS1 в составе hRSV и определить его структурные части, ответственные за подавление иммунной системы вирусом.
Вирус hRSV вызывает одну из самых распространенных респираторных инфекций у младенцев, а также является частой причиной смерти у пожилых людей. Механизмы действия вируса на организм человека пока плохо изучены, что приводит к отсутствию эффективных профилактических и терапевтических лекарств. Международная группа ученых выяснила, какие именно участки вирусных белков NS1 могут быть ответственны за подавление иммунной системы человека. В работе принимали участие ученые из Университета ИТМО и вузов США: Университета Вашингтона в Сент-Луисе, Государственного университета Джорджии, Школы медицины Икан на горе Синай, Северо-Западного медицинского центра Университета Техаса, Медицинской школы Университета Эмори.
Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Nature Microbiology, специфический неструктурированный белок NS1 ингибирует интерфероновый ответ, препятствует созреванию дендритных клеток и стимулирует воспалительный процесс. Ученые определили трехмерную структуру NS1, то есть расположение атомов молекулы белка в трехмерном пространстве, и сравнили ее с известными белками. Оказалось, что полученная структура схожа с одним белком того же вируса – матричным белком hRSV.
«Знание структуры играет роль в понимании механизмов действия белка. Сравнение новых белков с уже изученными может дать функциональную аннотацию частей белка. Структурная схожесть белков NS1 и M – неожиданное открытие, эти белки неблизки по аминокислотным последовательностям. Вероятно, они являются паралогами, то есть образовались от одного белка. Поскольку известно, что М-белок не участвует в подавлении иммунитета, наши коллеги смогли определить части белка, потенциально ответственные за регулирование иммунитета», – пояснила одна из авторов статьи, магистрант Университета ИТМО Екатерина Эсаулова.
Самым большим отличием между двумя белками была дополнительная альфа-спираль, присутствующая в NS1. Чтобы проверить ее свойства, ученые создали рекомбинантые вирусы с мутациями в этой спирали и один – с полным ее отсутствием. Они использовали клеточные линии для проверки созданных вирусов, и лаборатория Университета ИТМО участвовала в анализе разницы экспрессии РНК в клеточных линиях. Полученные вирусы были жизнеспособны, но менее патогенны. Результаты указывают на прямое участие определенных участков NS1 в регуляции иммунитета.
«Будущие исследования могут касаться изучения свойств M-белка в других вирусах семейства Pneumoviridae, не имеющих NS1-белка. Возможно, для компенсации отсутствия NS1 такие вирусы используют M-белок для регуляции экспрессии генов организма. Кроме того, необходимо изучить молекулярные механизмы воздействия NS1. Без знания механизмов невозможно начинать разговор о лекарствах. Учитывая значительную вовлеченность hRSV NS1-уникальных регионов в регулировании иммунной системы, эти регионы представляют ранее неизвестные возможности для развития противовирусной терапии, включая потенциальное использование мутированных вирусов без альфа-3 спирали для ослабления эффекта hRSV. Такие мутанты могут обеспечивать механизм ослабления, отличный от уже известных мутированных вирусов», – отметил научный сотрудник Департамента патологии и иммунологии Университета Дж. Вашингтона Максим Артемов.