» » Вирус гриппа обманывает клетку, блокируя оборонительный ответ на инфекцию

Вирус гриппа обманывает клетку, блокируя оборонительный ответ на инфекцию

 

Вирус гриппа обманывает клетку, блокируя оборонительный ответ на инфекцию

Рис. 1. Вирус гриппа проникает в организм через реснички дыхательных путей. Изображение с сайта www.nationalgeographic.com

Описан новый механизм, с помощью которого вирус гриппа подавляет защитную реакцию зараженной клетки. Белок одного из штаммов вируса имитирует гистон — белок клеточного ядра, — связываясь вместо гистона с комплексом ферментов, включающим противовирусные гены. В результате клетка лишается способности оборонительного ответа на инфекцию.

Проникая в клетку, вирус обычно осуществляет пиратский захват клеточных ресурсов и приспосабливает ее генетические механизмы для собственных нужд. В работе, опубликованной недавно в журнале Nature, описан новый механизм, посредством которого вирус гриппа А H3N2 вмешивается в эпигенетическую регуляцию работы генов. Эпигенетические регуляторные механизмы — механизмы, не связанные с изменениями последовательности нуклеотидов ДНК, но влияющие на работу генов, — в последние годы стали «горячей областью» исследований.

ДНК человека очень длинная. В нормальной клетке три метра ДНК распределены в 46 хромосомах, то есть в «средней» хромосоме содержится несколько сантиметров ДНК. Чтобы эта длинная нить не запуталась, существует еще не до конца понятный механизм ее плотной упаковки. Ведущую роль в упаковке ДНК играют белки клеточного ядра — гистоны. Гистоны также участвуют в регуляции работы генов — транскрипции (синтезе мРНК), в синтезе ДНК при размножении клеток, в устранении повреждений ДНК. Четыре главных гистона (H2A, H2B, H3, H4) формируют структуру, которую можно сравнить с катушкой для наматывания нити ДНК. Если ДНК упакована очень плотно, закодированные в ней гены «молчат», потому что к ним не могут присоединиться необходимые для экспрессии ферменты. Поэтому для активации генов упаковка должна быть ослаблена. Основная часть молекулы гистона свернута в компактную структуру, из которой торчит неструктурированный конец цепи белка. Модификации аминокислотных остатков этого конца, в частности метилирование (присоединение метильной группы –СН3), влияют на взаимодействие гистона с ДНК. Они могут привести к локальному «раскрытию» инертной компактной упаковки ДНК и активизировать работу генов.

В геноме вируса гриппа закодирован белок NS1, который не включается в состав самой вирусной частицы. Об NS1 уже было известно, что он накапливается в ядре зараженной клетки и подавляет клеточный ответ на заражение, блокируя продукцию интерферонов, нарушая формирование мРНК и ее выход из ядра. Анализ последовательности аминокислот, проведенный авторами данной работы, выявил на конце NS1 вируса гриппа А H3N2 последовательность, очень сходную с таковой на конце молекулы гистона H3. Эксперименты показали, что это сходство имеет и функциональные последствия: остаток аминокислоты лизина 229 на конце NS1 оказался подходящим субстратом для ферментов, присоединяющих метильную группу к лизину на конце гистона H3 как in vitro, так и в зараженной клетке. Если же в ген NS1 вводили мутацию — заменяли этот лизин на аргинин, — метилирования не наблюдалось. Таким образом, NS1 конкурирует с гистоном H3 за возможность быть метилированным и препятствует включению генов, связанных с раскрытием ДНК метилированным H3 (см. рис. 2).

 

Вирус гриппа обманывает клетку, блокируя оборонительный ответ на инфекцию

 

Вирус гриппа обманывает клетку, блокируя оборонительный ответ на инфекцию

Рис. 2. a. В норме неструктурированный конец гистона H3, содержащий аминокислотную последовательность (ARTK), может быть метилирован (синий кружок) по лизину (K) с помощью фермента Set1. Set1 включается комплексом ферментов hPAF1C, который также способствует работе РНК-полимеразы, а значит, транскрипции генов. Метилирование гистона H3 активирует транскрипцию.
b. Белок NS1 вируса гриппа А H3N2 имеет аминокислотную последовательность (ARSK), сходную с последовательностью гистона H3. С помощью этой последовательности NS1 связывается с комплексом hPAF1C и переключает Set1-метилирование с гистона H3 на себя. Транскрипция не активируется. Изображение из обсуждаемой статьи Krasnoselsky & Katze в Nature

 

В работе впервые было показано, что гистон H3 связывается с клеточным комплексом ферментов hPAF1C, который способствует работе РНК-полимеразы, осуществляющей транскрипцию — синтез мРНК. Оказалось что и здесь NS1 конкурирует с гистоном. И это также имело функциональные последствия.

Для того чтобы определить, как вирус влияет на работу генов в зараженной клетке, авторы применили очень мощный метод GRO-seq (global run-on sequencing) — «глобальное секвенирование прочитывания». Для анализа «прочитывания» синтезирующиеся в данный момент мРНК метили BrUTP — аналогом нормального субстрата РНК-полимеразы УТФ (уридинтрифосфата). Эту BrU-содержащую мРНК дробили на короткие фрагменты (примерно по 100 нуклеотидов) и очищали с помощью антител к BrU. Полученные препараты исследовали с помощью новых методов широкомасштабного «глобального» определения нуклеотидных последовательностей, многократно анализируя эти короткие фрагменты. Затем с помощью компьютерного анализа находили гены, с которых они прочитаны, и оценивали частоту их прочтения. Таким образом, метод позволяет не только идентифицировать работающие в данный момент гены, но и количественно определить уровень их активности.

Оказалось, что связывание hPAF1C с NS1 при заражении клеток вирусом H3N2 дикого типа сильно подавляло транскрипцию (синтез мРНК) ряда противовирусных генов. В то же время транскрипция генов, не связанных с защитной реакцией, не изменялась. Если же клетки заражали вирусом гриппа с мутантным белком NS1, лишенным способности связываться с hPAF1C, включение противовирусных генов происходило нормально.

Таким образом, вирус гриппа А H3N2 подавляет иммунный ответ зараженной клетки, используя ранее неизвестный эпигенетический механизм. Это еще раз показывает, насколько вирусы изобретательны в преодолении защитных барьеров организма. Возникают вопросы: в какой мере этот эпигенетический механизм уникален? Как он может повлиять на инфекционность вирус гриппа, на тяжесть заболевания? H3N2 не относится к самым агрессивным вирусам. Возможно, в процессе эволюции он выработал этот механизм усиления своей активности сравнительно недавно. NS1 других известных вариантов вируса гриппа также имеют неструктурированный конец цепи белковой молекулы, но в них нет гистоноподобных последовательностей. Невозможно предсказать, что будет, если такая последовательность появится в NS1 напугавшего человечество агрессивного «птичьего» вируса H5N1. Не приходится сомневаться, вирусы выработали и другие, пока неизвестные механизмы атаки на клетку. С точки зрения медицинской практики, полученные результаты могут быть использованы при разработке новых средств против гриппа.

Источники:
1) Ivan Marazzi, Jessica S. Y. Ho, Jaehoon Kim, Balaji Manicassamy, Scott Dewell, Randy A. Albrecht, Chris W. Seibert, Uwe Schaefer, Kate L. Jeffrey, Rab K. Prinjha, Kevin Lee, Adolfo Garcia-Sastre, Robert G. Roeder, Alexander Tarakhovsky. Suppression of the antiviral response by an influenza histone mimic // Nature. 2012. V. 483. Pp. 428–433.
2) Alexei L. Krasnoselsky, Michael G. Katze. Virology: Influenza's tale of tails // Nature. 2012. V. 483. Pp. 416–417.

Вячеслав Калинин

 

 

08 декабрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Гибридные РНК могут инициировать перестройки хромосом в клетках человека

При многих типах рака клетки приобретают характерные перестройки хромосом. Часто это приводит к слиянию частей двух разных генов, и в результате образуются гибридные РНК. Но иногда бывает, что

Систему CRISPR можно использовать для аккуратного встраивания генов в нужное место

Система CRISPR-Cas защищает бактерии и археи от вирусов и других генетических паразитов: фрагменты ДНК паразитов вставляются в геном хозяйской клетки и затем используются как образцы для поиска и

Мутации в ассоциированных с раком генах не обязательно приводят к раку

Процесс накопления мутаций в нормальных тканях организма на протяжении жизни и их связь с возникновением раковых опухолей пока мало изучены. Недавно две группы ученых провели детальный анализ

Учёные выяснили древнее происхождение вируса Эбола

Вирус лихорадки Эбола принадлежит к семейству филовирусов. Известно, что вирус Эбола возник более 15-22 миллионов лет тому назад (так называемая эпоха миоцена). Эту дату представили всеобщему

Вирус Эбола. Зомби становятся реальностью

Африканское графство в Либерии охватила паника. Местные СМИ утверждают, что люди, которые умерли от «вируса Эбола», стали оживать самым невероятным образом. Они стали…зомби. Пока среди ходячих

Во Вконтакте запущен вирус, ворующий деньги с мобильных телефонов

Через социальную сеть ВКонтакте распространяется новый троянский вирус Podec, подписывающий пользователей Android на платные сервисы. Об этом сообщает Лаборатория Касперского. По их данным, новый
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Триасовый ихтиозавр Guizhouichthyosaurus оказался сверххищникомИстория робототехники: как выглядели самые первые роботы?Чем могут питаться бактерии, когда вокруг ничего нет?Чипирование началось: Neuralink проследила за мозговой активностью свиньиПочему наша Вселенная такая странная и существуют ли законы физики?В Японии испытали "летающий автомобиль"Голографическое кино может стать реальностью1 сентября к Земле приблизится астероид размером с многоэтажный дом