Штамм вируса оспы, использованный Эдвардом Дженнером, вошел в историю медицины под названием vaccinia.
Именно он дал название распространенной сегодня практике иммунизации, известной как вакцинация. Последний случай заболевания оспой в мире произошел в Сомали в октябре 1977 года. В 1980 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила об искоренении оспы. Согласно официальным источникам, сегодня поксвирус продолжает существовать только в двух лабораториях особо охраняемых объектов в России и США, где он используется в исследовательских целях.
Хотя вирусы оспы больше не представляют непосредственной угрозы для человека, это семейство вирусов по-прежнему представляет большой интерес для ученых. С одной стороны, модифицированные штаммы используются в лечении рака, а с другой стороны, они обладают весьма интригующими свойствами размножения.
В то время как многие вирусы для своего размножения в основном используют биохимические ресурсы клетки-хозяина, оспенные вирусы кодируют в своем геноме собственный молекулярный механизм для этой цели. Важными компонентами этого механизма являются два фермента: ДНК-полимераза для размножения вирусных генов и РНК-полимераза для транскрипции вирусных генов в мРНК. РНК-полимераза штамма вакцины против оспы, например, представляет собой большой комплекс, состоящий из 15 различных белковых субъединиц с разными биохимическими функциями.
Группа исследователей из Биоцентра Вюрцбургского университета впервые смогла наблюдать за работой полимеразы вирусов вакцины на атомном уровне. До этого специалисты уже сообщали о трехмерной структуре РНК-полимеразы с атомным разрешением. Результаты их работы представлены в журнале Nature Structure and Molecular Biology.
"Мы смешали изолированную РНК-полимеразу с фрагментом ДНК, содержащим промоутер, то есть стартовый сигнал для транскрипции вирусных генов. Фермент распознал именно этот элемент ДНК и начал производить мРНК", - объясняет соавтор исследования Юлия Бартули. На следующем этапе образцы были исследованы в криоэлектронном микроскопе и на основе полученных данных ученые смогли реконструировать трехмерную структуру образца на атомном уровне, используя современные компьютеризированные методы.
Они с энтузиазмом восприняли конечный результат этого длительного процесса: "Один единственный образец, который мы исследовали, позволил нам реконструировать в общей сложности шесть различных полимеразных комплексов, которые мы, наконец, смогли отнести к отдельным фазам процесса транскрипции", - говорит соавтор работы Клеменс Гримм.
"Мы можем соединить отдельные изображения вместе, как в фильме, и таким образом представить раннюю фазу транскрипции во временном разрешении".
Но зачем заниматься исследованиями, если столь опасный для человека вирус уже уничтожен? На это есть веские причины, отвечает Гримм: "До сих пор не существует надежного лекарства от оспы, ее можно только предотвратить с помощью вакцинации. Если все еще существующие образцы вируса будут вновь распространены, например, в результате террористической атаки, они попадут в популяцию, не имеющую иммунитета".
Другая угроза, которая может быть более реальной, - это зоонозные заболевания, вызываемые вирусами, переходящими от животных. Например, существуют спорадические случаи заражения людей обезьяньей оспой, которая может привести к тяжелому заболеванию. "Если такая зоонозная инфекция наберет скорость, то в результате дальнейшей адаптации к своему человеческому хозяину и передачи от человека к человеку может возникнуть опасная эпидемия", - говорит Гримм.
Поэтому ингибиторы экспрессии вирусных генов были бы весьма актуальны в качестве противовирусных препаратов. Понимание атомных структур РНК-полимеразы в ее различных состояниях позволяет найти компьютерный подход к разработке таких ингибиторов. Такие исследования, принципиально отличающиеся по методу от классической экспериментальной вирусологии, уже ведутся полным ходом.
