Сотрудники ФИЦ Биотехнологии РАН вместе с зарубежными коллегами продемонстрировали, что человеческие белки 14-3-3, известные своей ролью в репликации многих вирусов, избирательно связываются с наиболее часто мутирующей регуляторной областью нуклеопротеина (N-белка) коронавируса SARS-CoV-2.
Предположительно, в результате этого взаимодействия меняется как жизненный цикл самого вируса, так и функции клетки, которые зависят от белков 14-3-3. Сила взаимодействия 14-3-3 и N-белка во многом зависит от мутаций в определенных участках последнего, а потому результаты исследования, опубликованные в Journal of Molecular Biology, будут полезны при разработке эффективных лекарств против новых штаммов коронавируса. Исследование выполнено при поддержке национального проекта «Наука и университеты».
Нуклеокапсидный белок (нуклеопротеин, или N-белок) является общим для одноцепочечных РНК-вирусов, включая коронавирусы, и отвечает за синтез, упаковку и хранение вирусного наследственного материала. В его структуре есть центральная, регуляторная область, состоящая из порядка 30 аминокислотных остатков (преимущественно остатков серина и аргинина, так называемый SR-богатый регион), на остатки которой специальные ферменты самой клетки переносят фосфатную группу от молекул АТФ (фосфорилируют их). Эти фосфометки служат своего рода сигналом для взаимодействия с N-белком вируса человеческих белков семейства 14-3-3. Последние участвуют в ряде важнейших для жизни клетки процессах: регулируют активность отдельных белков-партнеров, их внутриклеточную локализацию и взаимодействие друг с другом, что в конечном счете вовлекает 14-3-3 в регуляцию клеточного цикла, обмена веществ, активности генов и клеточной смерти (апоптоза).
«В нашей предыдущей работе мы показали, что белки 14-3-3 узнают нуклеокапсидный белок SARS-CoV-2, и смогли точно определить участок их взаимодействия. Теперь же мы решили проверить, есть ли другие подобные участки в N-белке", — рассказывает Кристина Тугаева, первый автор работы, сотрудник группы «Белок-белковые взаимодействия» ФИЦ Биотехнологии РАН. Такая задача важна с той позиции, что участок связывания N-белка с представителями семейства 14-3-3 находится как раз в SR-богатом регионе, который часто мутирует у коронавируса. Если в случае S-белка значение мутаций очевидно — они облегчают проникновение вируса в клетку или уклонение от иммунной системы, — то эффекты мутаций в N-белке остаются в значительной степени неизвестными, несмотря на то, что именно N-белок является главным фактором патогенности.
Авторы работы выяснили, что белки 14-3-3 избирательно распознают два соседних фосфорилированных псевдоповтора в SR-регионе N-белка SARS-CoV-2: участок вокруг остатка Ser197, который был ранее ими идентифицирован, и новый участок - вокруг остатка Thr205. Интересно, что сила связывания (аффинность) второго участка оказалась выше для всех представителей семейства 14-3-3. Структурные исследования позволили сделать вывод о том, что сайты связывания Ser197 и Thr205 в нуклеокапсидном белке расположены так близко, что 14-3-3 могут связать лишь один из них. Такое взаимодействие 14-3-3 и N-белка приводит к тому, что регуляторный SR-регион оказывается полностью защищенным от действия ферментов клетки, которые не могут удалить фосфатные группы, что неизбежно оказывает влияние на жизненный цикл вируса.
«Таким образом, мы предположили, что мутации в N-белке коронавируса связаны в том числе и с тем, насколько эффективно он будет взаимодействовать с человеческими белками 14-3-3. Примечательно, что в этом взаимодействии задействованы именно разупорядоченные участки коронавирусного N-белка, которые особенно подвержены мутациям Результаты нашей новой работы внесут свой вклад в разработку эффективных лекарств против новых штаммов коронавируса», — подводит итог Кристина Тугаева.
