Исследование: вирусы используют разнообразные свойства РНК для точной упаковки генома
Учёные из Университета штата Мичиган и Университета Сан-Диего выяснили, как вирусы с высокой точностью упаковывают свой генетический материал. Это открытие может помочь в разработке противовирусных препаратов и методов генной терапии.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Science, показывает, что комбинация молекулярных свойств позволяет вирусам избирательно собирать собственную РНК в белковые оболочки — капсиды, игнорируя конкурирующую генетическую информацию клетки-хозяина. Капсиды защищают генетический материал вируса и помогают ему проникать в клетки.
Понимание механизма высокой избирательности упаковки РНК (некоторые вирусы достигают точности более 99%) может позволить учёным создавать синтетические капсиды для научных и медицинских целей.
"Синтетические капсиды можно использовать для создания противовирусных препаратов, нацеленных на процесс упаковки РНК, что важно для медицины, сельского хозяйства и ветеринарии", — сказала Кристин Парент, директор Центра криоэлектронной микроскопии MSU.
Изучение фага MS2
В центре исследования был бактериофаг MS2, поражающий E. coli. Вирус использует молекулярные механизмы бактерии для репликации. Его капсид состоит из 180 идентичных белковых субъединиц и напоминает футбольный мяч.
Ключевой вопрос: как фаг распознаёт и с высокой точностью упаковывает свою РНК среди огромного количества РНК хозяина? "Около 99% частиц в конце процесса — это идеально сформированные вирусные копии", — отметила Парент.
РНК-оригами и новые открытия
В отличие от двойной спирали ДНК, одноцепочечная РНК может формировать сложные вторичные структуры: петли, шпильки, выступы. Ранее считалось, что за упаковку генома MS2 отвечает конкретная структура — TR stem-loop.
Чтобы проверить это, исследователи систематически изменяли геном MS2, создавая РНК-конструкты с разными свойствами (длина, последовательность, структура), и наблюдали за результатами сборки капсидов.
Оказалось, что белки капсида сами по себе обладают высокой способностью к избирательной упаковке вирусной РНК. На этот процесс влияет не один сигнал упаковки, а совокупность разнообразных свойств РНК: её длина, последовательность и различные стебле-петлевые структуры.
Это открытие меняет понимание того, как вирусы достигают высокой точности упаковки. Те же молекулярные механизмы можно использовать для создания синтетических капсидов, доставляющих генетический материал для редактирования генов, вакцин и новых РНК-терапевтических средств.