Исследовательской группе нескольких университетов Европы удалось выяснить, как происходит взаимодействие вирусного генома и рибосомы при сдвиге рамки считывания. Источник: Phys org.
Для репликации вирусам необходимы ресурсы инфицированной клетки, чтобы продолжить заражение клеток по соседству и осуществить передачу другим людям. Одним из значимых этапов жизненного цикла вируса является выработка новых белков, руководствуясь инструкцией генома вирусной РНК. Рибосома, синтезирующая клеточный белок вируса, следует именно плану из РНК.
На начальном этапе заражения вирусной инфекцией движение рибосомы вдоль РНК вируса происходит с определенным интервалом, позволяющим считывать три РНК-записи на один раз. Соответственно, выбор аминокислоты, присоединяющейся к растущему белку, определяется кодом из трех записей. Рибосома практически никогда не смещается на одну-две записи за один раз – только шагами с интервалом в три записи. Неверная дистанция шагов рибосомы [одна-две записи вместо трех] называется «сдвигом рамки», из-за чего считывание генетического кода происходит неверно.
Сдвига рамки в «человеческих» клетках чаще всего не бывает, т.к. это приведет к возникновению дисфункциональных [неисправных] клеточных белков. Однако отдельные вирусы, в частности коронавирусы и ВИЧ, очень зависимы от сдвигов рамки, поскольку только так им удается регулировать уровни вирусных белков. В частности, SARS-CoV-2 критически зависим от сдвига рамки считывания в следствие необычайно сложной укладки его РНК.
Следовательно, если вирусам критически необходим сдвиг рамки, но в человеческом организме этого не происходит, то любое соединение, способное воздействовать на РНК и ингибировать [замедлять] смещение рамки считывания, может оказаться потенциально полезным средством борьбы с инфекцией. Однако необходимых для создания лекарств сведений о характере взаимодействия вирусной РНК с рибосомой, способствующем сдвигу рамки считывания – прежде их не было.
Впервые выявить взаимосвязь генома вируса с рибосомой в процессе сдвига рамки считывания удалось именно европейским исследователям швейцарского института ETH Zurich, университетов Лозанны и Берна (Щвейцария), а также ирландского Корка.
Путем сложных биохимических экспериментов исследовательской группе удалось добиться захвата рибосомы и изучить процесс криоэлектронной микроскопией в момент сдвига рамки считывания РНК-генома SARS-CoV-2.
В процессе описания достигнутой беспрецедентной детализации молекулярного процесса было выявлено несколько неожиданных особенностей. Процесс сдвига рамки вызывает принятие рибосомной конструкции, обычно динамической, напряженной конформации [пространственного взаимодействия]. Это позволило достигнуть самого четкого и точного изображения рибосомы при сдвиге рамки, призванной считать информацию из вирусного генома.
Далее исследователи продолжили структурные открытия экспериментами in vitro [вне живой клетки] и in vivo [в живой клетке], включая варианты воздействия на процесс химическими соединениями. Соавтор исследования профессор Ненад Бан, молекулярный биолог ETH Zurich, отметил, что «достигнутые на SARS-CoV-2 результаты будут полезными для осознания механизмов сдвига рамки в других вирусных РНК».
Определение зависимости SARS-CoV-2 от процесса сдвига рамки при считывании рибосомой позволит разработать противовирусные препараты с большей эффективностью. Если раньше исследования позволяли лишь предполагать ингибирующее воздействие некоторых химических соединений на сдвиг рамки при считывании генома коронавирусом, то данной исследование предоставляет сведения о [непосредственном] влиянии этих химсоединений на уровни SARS-CoV-2 в инфицированных клетках.