Снимки машины репликации вируса гриппа в действии

Исследователи из EMBL в Гренобле впервые наблюдали различные функциональные состояния полимеразы вируса гриппа в процессе активной транскрипции. Эти результаты, опубликованные в Nature Structural & Molecular Biology, предоставляют ценную информацию для разработки нового поколения противогриппозных препаратов.

Когда вирус инфицирует клетку-хозяина, его геномный материал как реплицируется для создания копий, так и транскрибируется в вирусную матричную РНК (mRNA). Вирусная mRNA считывается белковосинтезирующим аппаратом клетки-хозяина, заставляя его производить вирусные белки. Эти белки упаковывают копии вирусного генома в новые вирусные частицы, которые покидают клетку для заражения новых хозяев. Фермент полимераза отвечает как за транскрипцию, так и за репликацию вирусного генома и поэтому критически важен для успешного размножения вируса.

Исследование длиною в десятилетие

Группа Стивена Кьюсака в EMBL Гренобль начала работу над полимеразой гриппа более 20 лет назад. В 2014 году группа опубликовала первые кристаллические структуры полной полимеразной машины. Однако попытки структурно охарактеризовать различные состояния активно транскрибирующей полимеразы до сих пор были безуспешными.

С помощью рентгеновской кристаллографии и криоэлектронной микроскопии, выполненных на современном оборудовании Европейского центра синхротронного излучения в Гренобле, группа впервые смогла определить атомные структуры различных функциональных состояний полимеразы гриппа в процессе активной транскрипции геномной РНК в mRNA. В частности, впервые охарактеризованы движения полимеразы во время так называемого цикла добавления нуклеотидов, когда каждый последующий нуклеотид добавляется к растущей цепи mRNA.

Мишень для новых лекарств

Несмотря на известность, вирус гриппа — некоторые штаммы которого входят в десятку самых опасных вирусов в мире — изучен недостаточно хорошо. По данным ВОЗ, до 500 000 человек в мире ежегодно умирают от гриппа, а уровень смертности может быть значительно выше при появлении нового пандемического штамма. Вакцинация не всегда эффективна, и необходимы противогриппозные препараты как дополнительный вариант лечения.

Поскольку вирусная полимераза необходима для репликации вируса гриппа, она является основной мишенью для разработки новых препаратов. Результаты, полученные группой EMBL, дают новое понимание для проектирования лекарств следующего поколения. Преимущество препаратов, останавливающих работу полимеразы, в том, что вирусу гораздо сложнее мутировать таким образом, чтобы лекарство стало бесполезным.

«Наши результаты — это первые кадры фильма, который покажет полный цикл транскрипции полимеразы гриппа от инициации до терминации», — объясняет Кьюсак. Группа продолжит использовать мощную технику криоэлектронной микроскопии, чтобы заполнить недостающие этапы.