Складчатая структура генома SARS-CoV2 указывает на мишени для лекарств — подготовка к SARS-CoV3

Генетический код вируса SARS-CoV2 имеет длину ровно 29 902 символа и представляет собой длинную молекулу РНК. Он содержит информацию для производства 27 белков — немного по сравнению с 40 000 видами белков, которые может производить человеческая клетка. Вирусы используют метаболические процессы клеток-хозяев для размножения, и ключевым элементом этой стратегии является точный контроль синтеза собственных белков.

SARS-CoV2 использует пространственную укладку своей наследственной молекулы РНК в качестве регуляторного элемента для производства белков. Преимущественно в областях, не кодирующих вирусные белки, одноцепочечные участки РНК образуют структуры с двухцепочечными участками и петлями. До сих пор модели этой укладки были основаны только на компьютерном анализе и косвенных экспериментальных данных.

Международная команда ученых под руководством химиков и биохимиков из Университета Гёте и Технического университета Дармштадта впервые экспериментально проверила эти модели. В исследовании также участвовали ученые из Института Вейцмана (Израиль), Каролинского института (Швеция) и Католического университета Валенсии.

Исследователи смогли охарактеризовать структуру в общей сложности 15 таких регуляторных элементов. Для этого они использовали спектроскопию ядерного магнитного резонанса (ЯМР), при которой атомы РНК помещаются в сильное магнитное поле, что позволяет определить их пространственное расположение. Эти данные сравнили с результатами химического процесса (следовый анализ диметилсульфатом), который позволяет различать одноцепочечные и двухцепочечные участки РНК.

Координатор консорциума, профессор Харальд Швальбе из Центра биомолекулярного магнитного резонанса Университета Гёте во Франкфурте, поясняет: «Наши результаты заложили широкую основу для будущего понимания того, как именно SARS-CoV2 контролирует процесс заражения. С научной точки зрения это была огромная, очень трудоемкая работа, которую мы смогли выполнить только благодаря исключительной самоотдаче команд здесь, во Франкфурте и Дармштадте, вместе с нашими партнерами в консорциуме COVID-19-NMR. Но работа продолжается: вместе с партнерами мы сейчас исследуем, какие вирусные белки и какие белки клеток человеческого организма взаимодействуют со складчатыми регуляторными областями РНК, и может ли это привести к терапевтическим подходам».

В рамках консорциума COVID-19-NMR по всему миру работают более 40 исследовательских групп, в которых заняты 200 ученых, включая 45 докторантов и постдоков во Франкфурте, работающих в две смены ежедневно с конца марта 2020 года.

Швальбе убежден, что потенциал открытия выходит за рамки новых терапевтических возможностей для инфекций SARS-CoV2: «Регуляторные области вирусной РНК, структуру которых мы изучили, например, почти идентичны для SARS-CoV и также очень похожи для других бета-коронавирусов. Поэтому мы надеемся, что сможем внести вклад в лучшую подготовку к будущим вирусам SARS-CoV3».