EMBL Hamburg зерттеу тобы Лейбниц Молекулалық Фармакология Институтының (FMP) ғалымдарымен бірлесіп, тұмау вирусы A адамның жұқтырылған жасушаларын қалай өзгертетінін егжей-тегжейлі картаға түсірді. Қолданылған дараланған әдіс ақуыздардың өзара әрекеттесуін бүтін жасушалардың ішінде тікелей бақылауға мүмкіндік берді, бұл бұрын тек бұзылған үлгілерде ғана мүмкін болатын.

Тұмау вирусы A-ның жасушаларға әсері

Маусымдық тұмау жыл сайын әлем бойынша 3-5 миллион ауыр ауру жағдайын тудырады және 650 000-ға дейін өлімге себеп болады. Тұмау вирусы A бірнеше пандемияның, соның ішінде 1918 жылғы пандемияның себебі болған. Жасушаға енгеннен кейін вирус РНҚ-ны шығарып, шектеулі вирустық ақуыздарды синтездеу жөніндегі нұсқауларды береді. Бұл ақуыздар иесінің жасушасына таралып, оның молекулалық жүйелерін қайта бағыттайды, нәтижесінде жасуша жаңа вирустық бөлшектерді өндіретін фабрикаға айналады.

Зерттеудің жаңа әдістері

Тиімді вакциналар мен вирусқа қарсы дәрілерді жасау үшін қай вирустық ақуыздардың адам ақуыздарымен әрекеттесетінін, бұл байланыстар қай жерде болатынын және вирус оларды өз репликациясы үшін қалай пайдаланатынын білу қажет. Жаңа зерттеу алғаш рет кең ауқымда тұмау ақуыздары мен адам ақуыздарының бүтін жұқтырылған жасушалар ішіндегі тікелей байланыстарын картаға түсірді. Құрылымдық детализация өзара әрекеттесетін ақуыздардың бір-бірімен қалай байланыса алатынын модельдеуге мүмкіндік берді.

Ақуыздардың өзара әрекеттесуін белсенді инфекция кезінде бақылау айтарлықтай қиындықтар туғызады. Бұрын бұл үшін жасушаларды бұзуды талап ететін биохимиялық әдістер қолданылған, бұл тірі жасушадағы нақты процестерді бұрмалауы мүмкін. Жасуша ішіндегі бөлімдер бұзылғаннан кейін, бұрын бөлінген ақуыздар зертханалық жағдайда байланысуы мүмкін, ал әлсіз немесе белгілі бір орындарға тән байланыстар жоғалуы мүмкін. Бұл инфекция кезінде болған нақты байланыстарды анықтауды қиындатады.

Топ вирусты жұқтырған жасушаларға бейімделген кросслинкинг масс-спектрометриясының (XL-MS) арнайы нұсқасын қолданды. Бұл әдіс бүтін жұқтырылған жасушалар ішіндегі қысқа мерзімді немесе локализацияланған ақуыз өзара әрекеттесулерін тіркеуге мүмкіндік берді.

Құрылымдық модельдеу және негізгі жаңалықтар

XL-MS нәтижелері есептеу құрылымдық модельдеумен біріктіріліп, қай вирустық және адам ақуыздарының әрекеттесетінін және олардың байланыс кезіндегі кеңістіктік орналасуын анықтауға мүмкіндік берді. Модельдерді құру үшін AlphaFold алгоритмінің модификацияланған нұсқасы қолданылды.

Зерттеу тұмау вирусы A жасушаны бақылауға алу үшін қолданатын екі негізгі стратегиясын анықтады:

1. Гемагглютинин — вирустың бетінде орналасқан, жасушаға жабысу және ену үшін пайдаланылатын ақуыз. Бірнеше адам ақуыздарының инфекция кезінде гемагглютининнің дұрыс бүктелуі мен модификациясына көмектесетіні анықталды. Бұл ақуыздардың кейбірі бұрын аз зерттелген болатын.
2. Параспеклдер — жасуша ядросының ішінде орналасқан ұсақ тамшы тәрізді бөлімшелер. Тұмау A инфекциясы олардың еруіне әкеледі, бұл бұрын ішінде ұсталған РНҚ-байланыстырушы ақуыздардың босап шығуымен қатар жүреді. Вирус бұл ақуыздарды өз репликациясы үшін пайдалануы мүмкін. Параспеклдердің бұзылуы жасушаның қорғаныс механизмдерін әлсіретуі мүмкін, себебі олар стресс реакцияларына және антивирустық гендік реттеуге қатысады.

Технологиялар мен болашақ перспективалар

Жоба үш институттың технологиялары мен сараптамасын біріктірді: кросслинкинг масс-спектрометриясы Charité-де (Берлин), гликопротеомдық талдау EMBL Proteomics Core Facility-де, AlphaFold көмегімен модельдеу EMBL есептеу кластерінде, ал микроскопия CSSB-де Advanced Light and Fluorescence Microscopy (ALFM) платформасында жүргізілді.

Алынған нәтижелер бүтін жұқтырылған жасушалар ішіндегі молекулалық байланыстарды зерттеу вирустың адам жасушасындағы механизмдерді қай жерде және қалай басып алатынын анықтауға мүмкіндік беретінін көрсетті. Бұл тәсіл басқа вирустардың жұмысын зерттеуге және болашақ фармацевтикалық араласулар үшін әлеуетті нысандарды іздеуге де қолданылуы мүмкін.

Зерттеу зертханалық тұмау штаммында жүргізілгенімен, ұқсас әдістер пандемиялық әлеуеті жоғары вирустарды, мысалы H5N1-ді зерттеуге және олардың адам жасушаларында көбеюін қолдайтын өзара әрекеттесу желілерін анықтауға пайдаланылуы мүмкін деп болжануда.