Открытие прокладывает путь к противовирусным препаратам против вируса Эбола и его смертоносных родственников
В настоящее время у мира мало инструментов для борьбы со смертоносными филовирусами, такими как вирусы Эбола и Марбург. Единственные одобренные вакцина и лечение антителами защищают только от одного вида филовирусов.
Ученые из Института иммунологии Ла-Хойи (LJI) проводят «разведку» вируса, чтобы направить разработку новых противовирусных препаратов. Они используют методы высокоразрешающей визуализации для изучения молекулярной структуры вируса и выявления его уязвимых мест для терапии.
В новом исследовании в журнале Cell ученые из Центра инноваций вакцин LJI представили первые детальные и полные изображения вирусной структуры, называемой нуклеокапсидом вируса Эбола. Этот прорыв может ускорить разработку противовирусных препаратов, нацеленных на эту структуру, для борьбы сразу с несколькими филовирусами.
«Универсальное противовирусное средство — это мечта для остановки любого вирусного заболевания», — говорит Реика Ватанабе, доктор философии, ведущий автор исследования в Cell. «Это исследование приближает нас на шаг к поиску универсального противовирусного средства».
Изучение противника
Вирус Эбола использует свою нуклеокапсидную структуру для защиты и репликации своего генетического материала внутри клеток-хозяев, а также для подавления клеточного иммунитета хозяина. Благодаря нуклеокапсиду Эбола может превращать зараженные клетки в фабрики по производству вирусов.
Для исследования Ватанабе впервые в науке применила метод визуализации, называемый крио-электронной томографией, чтобы увидеть структуру нуклеокапсида Эболы в действии внутри реально инфицированных клеток.
На первый взгляд нуклеокапсид вируса Эбола похож на свернутый спиралью телефонный шнур. Ватанабе выявила стадии скручивания и сжатия этой спирали. Она также обнаружила, что цилиндрическая форма нуклеокапсида состоит из трех слоев. Каждый слой играет разную роль по мере репликации вируса в клетках-хозяевах. До исследований визуализации LJI существование внешнего слоя было полностью неизвестно.
Работа Ватанабе также показывает, как устроен этот внешний слой и как он обеспечивает гибкое соединение между нуклеокапсидом и вирусной мембраной.
«Мы обнаружили, что основной белок принимает разные формы в различных слоях нуклеокапсида, чтобы выполнять разные роли», — говорит профессор LJI, президент и CEO Эрика Оллманн Сафир, доктор философии, MBA, старший автор исследования.
Дальнейшие исследования Ватанабе показали, как белки в этих слоях взаимодействуют друг с другом во время сборки в клетках-хозяевах, и как вирус Эбола перестраивает эти белки, когда нуклеокапсиды помогают формировать новые вирусные частицы.
«Это исследование решает несколько загадок в этой области», — говорит Сафир.
Нацеливание на вирус Эбола — и не только
Как объясняет Ватанабе, воздействие на нуклеокапсид означает «конец игры» для вируса. «Если у вас нет нуклеокапсида, ничего не может произойти. Это ядро вируса», — говорит она.
Фактически, нуклеокапсид вируса Эбола играет настолько критическую роль в инфекции, что Ватанабе предполагает, что его общая структура могла оставаться неизменной по мере эволюции филовирусов. Ученые называют такие важные структурные особенности «консервативными», когда они общие для родственных видов.
Действительно, все известные на сегодняшний день патогенные виды филовирусов, включая вирусы Эбола и Марбург, имеют консервативную структуру нуклеокапсида, говорит Ватанабе. Сейчас она возглавляет дальнейшие исследования, чтобы более пристально изучить сборку нуклеокапсида у вируса Марбург.