Śledzenie wczesnych etapów zarażenia wirusem HIV poprzez sygnatury białkowe
Wirusy to najgorsze z pasożytów. Mają bardzo mało materiału genetycznego, w przypadku wirusa HIV – RNA. Gdy dostaną się do komórki, atakują zasoby gospodarza, by wytwarzać własne białka, a tym samym więcej wirusów. Badacze z projektu hRBP-virion opracowali nowe metody wyszukiwania białek komórkowych zwanych białkami wiążącymi RNA (hRBP), które wchodzą w interakcje z RNA wirusa. „Naszym celem jest odnalezienie wszystkich ludzkich białek wiążących RNA biorących udział w infekcji wirusowej poprzez połączenie nowej generacji analiz proteomicznych, obliczeniowych i funkcjonalnych”, podkreśla Alfredo Castello Palomares, lider grupy w instytucie koordynującym projekt na Uniwersytecie w Oxfordzie. 472 z blisko 1 600 hRBP już powiązano z zakażeniem wirusowym w oparciu o analizę obliczeniową wcześniejszej literatury. Aby odkryć białka RBP biorące udział w zakażeniu, zespół projektu hRBP-virion opracował nowe eksperymentalne podejście, wychwytywanie interaktomu RNA, które opracowano w „bezpiecznym” systemie wirusowym, wirusie sindbis. Najnowocześniejsza metoda pozwoliła odkryć blisko 250 RBP, które zmieniają się w zakażonych komórkach. „Wyjaśnia nam to, w jaki sposób wirus reguluje działanie komórki, jako że wiele z tych białek jest niezwykle ważnych dla replikacji lub zwalczania zakażenia”, wskazuje Castello. Manuel Garcia-Moreno, stypendysta programu Maria Skłodowska-Curie i członek zespołu badawczego, kontynuuje: „Po utworzeniu systemu w wirusie sindbis poszerzyliśmy jego zakres o ważny ludzki patogen, HIV”.
Łowiąc hRBP, trzeba mieć odpowiednią przynętę
Nowe badanie wskazuje, że odwrotna transkrypcja, w wyniku której z RNA powstaje DNA, odbywa się wewnątrz powłoki kapsydowej HIV. Następnie DNA wirusa zostaje wbudowane do DNA komórki gospodarza, gdzie wykorzystuje mechanizm transkrypcji komórkowej, aby ostatecznie wytworzyć potomstwo wirusa. „Jako że odwrotna transkrypcja odbywa się wewnątrz otoczki kapsydowej, wszystkie białka potrzebne do wytworzenia DNA z RNA muszą znajdować się w kapsydzie. Dotyczy to nie tylko białek wirusa, ale też białek komórkowych”, wskazuje Garcia-Moreno. Aby przetestować, które białka są potencjalnie aktywne w przypadku zakażenia, badacze zastosowali następnie metodę opracowaną w wirusie sindbis, by zbadać cząsteczki wirusa HIV. Na podstawie komplementarnych sond DNA, które parują je z wirusowym RNA, czyli przynętą, naukowcy mogą wyszukać RNA HIV oraz białka, które się do niego przyłączają. Ustalili oni, że 73 białka komórkowe są powtarzalnie integrowane z wirusowym RNA wewnątrz powłoki kapsydowej HIV. W ramach dowodzenia swej hipotezy usunęli oni cztery z tych białek z ludzkich komórek, wykorzystując metodę CRISPR/cas9, i odkryli, że są one niezbędne dla zakażenia wirusem HIV.
Rozgryzanie mechanizmów cząsteczkowych zakażenia HIV na potrzeby nowych terapii
„Po wyodrębnieniu białek niezbędnych dla zakażenia i replikacji ustalimy, które białka są włączane do wirionów poprzez aktywne lub bierne mechanizmy oraz w jaki sposób takie białka regulują zakażenie”, wyjaśnia Garcia-Moreno. Wyniki uzyskane przez naukowców opisano w recenzowanych artykułach: „Unconventional RNA‐binding proteins step into the virus–host battlefront” oraz „System-wide Profiling of RNA-Binding Proteins Uncovers Key Regulators of Virus Infection”. Praca w laboratorium nadal trwa. Badacze aktywnie szukają dofinansowania, w tym wsparcia ze strony Rady ds. Medycznych Badań Naukowych oraz Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych. Castello podsumowuje plany na przyszłość: „Wyniki uzyskane w projekcie hRBP-virion wykorzystamy w kolejnych badaniach, które na dłuższą metę mogą doprowadzić do opatentowania opracowanych rozwiązań, co poprawi sytuację pacjentów z HIV”.
Słowa kluczowe
hRBP-virion, białka, zakażenie, RNA, HIV, wirus, hRBP, DNA, białka wiążące RNA, wirus sindbis, cząsteczkowy
