Говорят, что изменения требуют времени. С РНК дело обстоит иначе.
Эта маленькая молекула способна менять свою форму каждые несколько миллисекунд, чтобы управлять биологическими функциями в организме. В конце концов, у нее большая работа, например, копирование генетической информации в каждой живой клетке и активация иммунного ответа. Но новое междисциплинарное исследование биофизиков и вирусологов Университета Северной Каролины ставит под сомнение идею о том, что РНК может менять форму. Хелен Лазир и коллеги обнаружили, что один из типов РНК вируса Зика, переносимого комарами, может по сути "замораживать" себя, чтобы создать больше своих копий и продолжить распространение в организме.
Их открытие не только вызвало резонанс в области вирусологии, но и дало исследователям новое оружие в борьбе с РНК-вирусами. Статья, опубликованная в журнале Nature Chemical Biology, открывает путь к созданию новых методов лечения, способных «разморозить» эти РНК-структуры для борьбы с другими РНК-вирусами, переносимыми комарами.
«Мы знаем, что вирус Зика и родственные ему вирусы полагаются на эти очень стабильные РНК-структуры для репликации», - объясняет Лазир. «Регулируя стабильность этой РНК в лабораторных условиях, мы показали, что можем сократить срок ее жизни и затруднить рост и распространение вируса. Мы с нетерпением ждем продолжения нашего исследования, чтобы узнать больше о том, как эти вирусы вызывают заболевания человека и как с ними бороться». Исследователи сделали это открытие еще в 2017 году, когда они проводили рутинные эксперименты по визуализации с помощью ядерно-магнитного резонанса. Эта технология позволяет ученым визуализировать формы и движения биологических молекул, таких как РНК, ДНК и белки, с поразительной детализацией на уровне отдельных атомов.
Однако ученые быстро поняли, что РНК вируса Зика застывает в такой конфигурации на несколько дней - примерно в миллион раз дольше, чем другие типы РНК. Дальнейшие исследования показали, что эта застывшая, стабильная структура РНК играет важную роль в репликации вируса. Они обнаружили, что эта особая конфигурация может эффективно возводить «молекулярную стену», которая защищает вирусную РНК от разрушения клеткой-хозяином, что в целом повышает способность вируса создавать больше копий самого себя.
После дальнейшего анализа структуры РНК и ее механизмов исследователи стали лучше понимать ее сильные и слабые стороны. Если ученые смогут определить, как именно структура РНК поддерживает эту надежную защиту, они, возможно, смогут разработать новые методы лечения, которые нарушат это взаимодействие и помешают дальнейшей репликации вируса.
Вирус Зика - один из многих РНК-вирусов, относящихся к флавивирусам, которые распространяются комарами и клещами по всему миру. К ним относится также вирус лихорадки Западного Нила. «Хотя некоторые флавивирусы являются важными причинами заболеваний во всем мире, некоторые из этих вирусов в настоящее время не вызывают крупных вспышек, но имеют потенциал для этого в будущем», - говорит Лазир. «Очень важно, чтобы мы узнали об этих вирусах и получили инструментарий для работы с ними, чтобы быть готовыми реагировать на возникающие в будущем вспышки».
В таких областях, как биохимия и биофизика, исследователи тратят много времени на анализ и детализацию форм молекулярных структур. Понимание их формы позволяет исследователям узнать больше о том, как они взаимодействуют с рецепторами и активируют биохимические механизмы. За последнее десятилетие эта область сделала большой скачок вперед благодаря новым технологиям, позволяющим предсказывать молекулярные структуры с помощью искусственного интеллекта. Однако последние результаты, полученные в лаборатории Лазир, добавляют совершенно новое измерение, которое ученым, возможно, придется учитывать при изучении РНК-вирусов: время.
«Эта работа действительно изменила парадигму в этой области», - отмечает Лазир. «Мы должны начать понимать, как долго живут эти РНК-структуры. Возможно, в будущем мы сможем использовать технологии на основе искусственного интеллекта, которые смогут не только предсказывать их пространственную структуру, но и время жизни».
