Самый маленький террорист: вирус захватывает белковую машину и убивает хозяина
Исследовательская группа выяснила, как вирус использует один из белков хозяина для репликации своего генетического материала во время инфекции. Это открытие может лечь в основу новых методов лечения вирусных инфекций.
Бактериофаги — это вирусы, заражающие и убивающие бактерии. Они были открыты 100 лет назад благодаря своей способности размножаться в патогенной бактерии, убивать её и тем самым излечивать пациента. Как маленький космический корабль, микроскопические частицы приземляются на поверхность бактерии и вводят свой генетический материал.
Вирус — это, по сути, небольшая белковая капсула, содержащая генетический материал. Он не может размножаться без клетки-хозяина, которую захватывает. Во время инфекции он использует метаболизм клетки-хозяина для создания множества копий вируса, которые затем высвобождаются и заражают новые клетки, а клетка-хозяин погибает.
Международная команда исследователей из Дании и России использовала ряд биохимических и структурно-биологических методов, чтобы изучить, как бактериофаг Qβ, заражающий обычную бактерию E. coli, использует несколько белков клетки-хозяина для репликации своего генетического материала.
Сразу после заражения Qβ высвобождает свой генетический материал в клетку-хозяина, где он используется как шаблон для производства вирусных белков. Qβ захватывает белковую машину хозяина для синтеза своих оболочечных белков, а также вирус-специфичной РНК-полимеразы, называемой репликазой. Задача репликазы — копировать генетический материал вируса, при этом генетический материал хозяина не должен распознаваться и копироваться. Сама репликаза не справляется с этой задачей, поэтому она захватывает трёх «помощников» из собственных белков хозяина: рибосомальный белок S1, EF-Tu и EF-Ts, которые обычно играют важную роль в работе белковой машины клетки-хозяина.
В недавно опубликованной работе исследователи показали, как рибосомальный белок S1 играет решающую роль в процессе распознавания генетического материала вируса Qβ от генетического материала бактерии E. coli перед началом репликации. Вместе репликаза и S1 формируют поверхность, к которой, вероятно, связывается вирусный генетический материал в процессе распознавания. Если эта поверхность на репликазе мутирует, она теряет способность точно распознавать геном вируса, что имеет фатальные последствия для вируса, который больше не может размножаться.
В будущем эти результаты могут лечь в основу разработки новых методов лечения вирусных инфекций, поскольку большинство вирусов сталкивается с аналогичной проблемой: необходимостью избирательно реплицировать собственный генетический материал в конкуренции с генетическим материалом клетки-хозяина. Если эта стратегия не сработает, вирус потеряет способность распространяться на новые клетки-хозяева, и инфекция будет остановлена.
Результаты опубликованы в международном журнале Nucleic Acids Research.