Несезонная вакцина от гриппа становится ближе к реальности
Исследователи из Университета Пенсильвании обнаружили в рибонуклеопротеиновых комплексах вируса гриппа правозакрученную антипараллельную двойную спираль. Она скользит, одна цепь относительно другой, пока вирусная полимераза копирует РНК, что предлагает консервативную мишень для будущих противовирусных препаратов.
Сезонный грипп ежегодно вызывает 290 000–650 000 смертей. Вакцины и большинство противовирусных средств нацелены на поверхностные белки вируса, которые быстро мутируют каждый сезон, поэтому защита ослабевает, а эффективность падает. Ключевой механизм вируса — нуклеопротеин (NP) и РНК-полимераза — оставался структурно не охарактеризованным, что блокировало разработку препаратов широкого спектра действия.
В исследовании «Molecular basis of influenza ribonucleoprotein complex assembly and processive RNA synthesis», опубликованном в Science, учёные интегрировали криоэлектронную микроскопию одночастичного анализа и криоэлектронную томографию, чтобы раскрыть, как цепи NP и полимераза координируют непрерывное производство РНК.
Анализ 17 414 цифровых микрографий выявил 516 476 частиц реконструированного неструктурного сегмента вируса гриппа D и 5 738 нативных филаментов вируса гриппа A, что позволило получить реконструкцию с разрешением 5.1 Å для четырёх субъединиц NP и субнанометровые карты для шести дополнительных конформаций.
Методы включали сборку самого короткого вирусного сегмента внутри клеток почки HEK293T, очистку полных комплексов с помощью тандемной аффинной хроматографии и глицериновых градиентов, а затем визуализацию на микроскопе Titan Krios (300 кВ) с подложкой из оксида графена для защиты хрупких контактов полимераза-NP.
NP организуется в дуплекс «лицом к лицу», при этом РНК проходит через малую бороздку, а гибкий tail-loop (хвостовая петля) закрепляет соседние протомеры. Полимераза связывается с внешней стороной спирали, взаимодействуя с одной цепью, в то время как две цепи скользят друг относительно друга в рамках энергетически лёгкой модели helical strand-sliding, сохраняющей общую архитектуру.
Виртуальный скрининг 30 миллионов соединений на предмет связывания с консервативным интерфейсом tail-loop выявил три кандидата: соединения 1, 5 и 23. Соединения 1 и 5 блокировали репликацию H1N1 в клетках MDCK без цитотоксичности при концентрациях ниже 100 µM. Соединение 23 показало умеренную противовирусную активность при низких концентрациях, но становилось цитотоксичным выше 50 µM.
Исследователи пришли к выводу, что скольжение цепей сохраняет организацию генома и может помогать вирусу уклоняться от иммунных сенсоров.
Блокирование контакта tail-loop может остановить это движение, открывая новый путь к созданию пан-гриппозных лекарств. Смещение стратегий борьбы с вирусом от подверженных дрейфу поверхностных белков к консервативному ядерному механизму вируса может, наконец, привести к созданию препаратов широкого спектра действия против гриппа.