Как вирусная РНК меняет форму, чтобы захватить клетки хозяина

Исследователи из Медицинского кампуса Университета Колорадо в Аншутце впервые наблюдали, как молекула РНК вируса образует сложную трёхмерную структуру и способна менять свою форму, чтобы захватывать белки клетки-хозяина. Детали этого процесса, десятилетиями ускользавшие от учёных, были раскрыты с помощью криогенной электронной микроскопии (крио-ЭМ).

Результаты исследования, опубликованные в журнале Science, показывают, как происходит эта молекулярная мимикрия и изменение формы. Работа подчёркивает растущую мощь крио-ЭМ, которая позволяет исследователям лучше изучать многофункциональные динамические структуры РНК, критически важные в биологии и вирусологии.

"Ранее мы знали основы вирусной мимикрии тРНК, но этот конкретный пример был загадкой десять лет. То, что мы увидели, нас удивило", — говорит Джеффри Кифт, соавтор исследования и профессор Медицинской школы Университета Колорадо. "До появления современных методов крио-ЭМ визуализировать этот процесс было невероятно сложно или невозможно. С помощью крио-ЭМ мы впервые наблюдали трёхмерную форму этой вирусной РНК, её движения и то, как она связывается с клеточным белком".

Молекулы РНК образуют сложные трёхмерные формы, которые определяют их функцию. Некоторые вирусные РНК могут имитировать форму тРНК — важнейшего типа РНК, который доставляет аминокислоты к рибосоме во время синтеза белка, — как часть общей стратегии захвата клеток хозяина. Молекулы тРНК в клетке имеют "L-образную" форму.

"Мы визуализировали структуру вирусной молекулы РНК, ожидая увидеть классическую "L-образную" форму, — говорит Стив Бонилья, соавтор исследования. — Вместо этого она образует совершенно другую форму и взаимодействует с клеточными белками неожиданным образом, который включает изменения формы. Определение причин этого — следующий шаг".

Помимо первого наблюдения этого процесса, исследователи отмечают, что эта работа подчёркивает роль, которую крио-ЭМ теперь может играть в подобных открытиях. Крио-ЭМ использует электроны для наблюдения за микроскопическими образцами, и это исследование показывает, как теперь она позволяет изучать неуловимые структуры небольших и динамичных РНК, играющих роль в здоровье и болезнях.

"С растущим использованием РНК-терапий трёхмерные структуры РНК могут стать важной частью разработки новых подходов. Терапии будущего могут рационально использовать структуру РНК", — говорит Бонилья. "Такие исследования прокладывают путь для изучения и размышлений об этой возможности".