Jak przypominają naukowcy z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej w Hamburgu (EMBL Hamburg), co roku z powodu grypy umiera na świecie nawet 650 tys. ludzi, a od 3 do 5 milionów przechodzi ciężką postać choroby.

Szczególnie groźny jest wirus grypy typu A, który odpowiadał m.in. za epidemię Hiszpanki w 1918 roku.

Jak od dawna już wiadomo, wirus grypy po wniknięciu do komórki uwalnia swoje RNA, które zawiera informację o jego białkach - w ten sposób zmienia działanie komórkowej maszynerii tak, aby produkowała ona kolejne wirusy. Szczegóły tego procesu - ważne m.in. dla opracowania skutecznych terapii - są jednak w dużej mierze nadal słabo poznane.

Zespół z EMBL Hamburg zdołał po raz pierwszy opisać kluczowy aspekt tych mechanizmów - sporządził precyzyjną mapę oddziaływania białek wirusa z białkami komórki gospodarza.

- W naszej pracy dostarczamy nową metodą badania interakcji między wirusem grypy a gospodarzem w ich naturalnym kontekście oraz na poziomie strukturalnym. Obecne wyniki są migawką przedstawiającą jeden moment infekcji i otwierają drogę do badania interakcji wirusa grypy z gospodarzem w całym cyklu zakażenia - mówi Jan Kosiński, kierujący zespołem badaczy w EMBL Hamburg i Centrum Biologii Systemów Strukturalnych (CSSB), współautor pracy opublikowanej w periodyku „Nature Microbiology”.

Niestety na drodze do celu, który założyli sobie naukowcy, stała poważna przeszkoda - jak tłumaczą, do tej pory badania interakcji białek wymagało zniszczenia komórki. To niestety oznacza, że w kontakt ze sobą wchodziły białka, które w naturze nigdy by ze sobą nie oddziaływały.

Badacze opracowali więc specjalną odmianę metody znanej jako spektrometria mas, nazwaną XL-MS. Dzięki temu mogli uchwycić krótkotrwałe interakcje zachodzące w określonych miejscach komórki.

- XL-MS pozwala nam rejestrować interakcje między białkami bezpośrednio w nienaruszonych, zakażonych komórkach, a jednocześnie dostarcza informacji strukturalnych o tym, w jaki sposób te interakcje zachodzą. Dzięki temu możemy lepiej poznać miejsce styku wirusa z ludzką komórką, a modelowanie strukturalne może pomóc wskazać konkretne cele dla przyszłych terapii farmakologicznych - tłumaczy współpracujący z badaczami dr Boris Bogdanow z Instytutu Farmakologii Molekularnej im. Leibniza w Berlinie.

Połączenie tej metody z symulacjami komputerowymi pozwoliło nie tylko zrozumieć oddziaływania białek, ale także przewidywać, które z nich będą do siebie pasowały.

Wykorzystali do tego nagrodzony Nagrodą Nobla algorytm AlphaFold.

Ujawniły się dwa kluczowe sposoby, za pomocą których wirus przejmuje kontrolę nad komórką.

Po pierwsze odkryto, jak hemaglutynina - znajdujące się na jego powierzchni białko służące do wiązania się z komórką - przemieszcza się przez wewnętrzny system transportu i przetwarzania komórki.

Mowa o sieci przedziałów komórkowych, w których białka są modyfikowane i przygotowywane przed dostarczeniem do miejsca docelowego.

Naukowcy zobaczyli, w jaki sposób białka gospodarza, w tym niektóre białka o wcześniej nieznanych funkcjach pomagały wirusowi prawidłowo fałdować i modyfikować hemaglutyninę podczas zakażenia.

Drugi mechanizm dotyczy tzw. cętek jądrowych - niewielkich, przypominających krople przedziałów znajdujących się w jądrze komórkowym.

Zakażenie wirusem grypy typu A powoduje rozpad tych organelli i uwolnienie związanych w nich białek wiążących RNA, które z kolei wirus może następnie wykorzystać do namnażania się.

- Najbardziej zaskoczyły nas cętki jądrowe. Kiedy obserwowaliśmy, jak te maleńkie organelle w jądrze komórkowym zanikają konsekwentnie w każdej badanej linii komórkowej i po zakażeniu każdym testowanym szczepem grypy, zrozumieliśmy, że nie jest to jedynie skutek uboczny infekcji. To może być strategia wirusa – podkreśla współautorka badania Iuliia Kotova z EMBL Hamburg.

Zdaniem ekspertów w podobny sposób będzie można zrozumieć działanie także innych wirusów.

- Choć konkretne czynniki gospodarza i mechanizmy często różnią się w zależności od wirusa, uważamy, że nasze ogólne podejście - łączące sieciowanie w komórkach, modelowanie strukturalne i ukierunkowane badania z zakresu biologii komórki w celu mapowania naturalnych interakcji wirusa z gospodarzem na poszczególnych etapach zakażenia - może mieć szerokie zastosowanie - podsumowuje dr Kosiński.

- Choć badanie koncentrowało się na szczepie przystosowanym do warunków laboratoryjnych, tworzy ono podstawy do zastosowania tej metody wobec wirusów o potencjale pandemicznym, takich jak H5N1, oraz do poznania sieci interakcji, które umożliwiają im namnażanie się w ludzkich komórkach – dodaje dr Bogdanow.

Marek Matacz (PAP)

mat/ agt/