Rotavirus VP3 — уникальная машина для кэпирования мРНК
Белок VP3 ротавируса, более 30 лет ускользавший от исследователей, наконец раскрыл свою уникальную структуру и функцию команде учёных под руководством специалистов из Медицинского колледжа Бейлора. Исследователи обнаружили, что VP3 состоит из четырёх молекулярных модулей, которые уникальным образом интегрируют пять ферментативных активностей, необходимых для кэпирования матричной РНК (мРНК). Этот процесс важен для синтеза вирусных белков и уклонения от иммунного ответа хозяина.
В журнале Science Advances сообщается, что помимо двух ранее известных ферментативных активностей, VP3 демонстрирует ещё две неожиданные. В совокупности это позволяет этой "кэпирующей машине" выполнять функцию, критически важную для репликации вируса. Открытие создаёт возможности для разработки противовирусных препаратов против ротавирусной инфекции — самой частой причины диареи у детей в мире, ежегодно приводящей примерно к 200 000 смертей.
"Вирусы не могут реплицироваться самостоятельно. Они захватывают аппарат заражённых клеток для производства вирусных частиц", — пояснил соавтор работы доктор Б. В. Венкатарам Прасад.
Одна из стратегий вирусов по захвату клеток включает кэпирование или подготовку вирусной мРНК так, чтобы она имитировала кэпированную мРНК клеток хозяина. Кэпирование мРНК — важный шаг для задействования клеточного аппарата, синтезирующего белки. Имитация клеточного кэпирования позволяет вирусу захватить аппарат хозяина для производства вирусных белков.
Многие вирусы используют эту стратегию, но по-разному. В случае ротавируса было известно, что вирусный белок VP3 участвует в кэпировании, но более трёх десятилетий определение структуры VP3 и понимание того, как он осуществляет кэпирование мРНК, оставалось сложной задачей.
Белок VP3 ротавируса — уникальная машина для кэпирования
"Сочетая криоэлектронную микроскопию, рентгеновскую кристаллографию и биохимические анализы, мы обнаружили, что VP3 обладает всеми ферментативными активностями, необходимыми для эффективного кэпирования мРНК ротавируса. Мы также выяснили, что в отличие от многих вирусов, у которых есть отдельные белки для каждой ферментативной активности, ротавирус интегрирует все активности в виде модулей в один белок — VP3", — сказал первый автор работы доктор Дилип Кумар.
"Ротавирус отличается от большинства других вирусов тем, что кэпирование происходит внутри тесных границ вирусного капсида (белковой оболочки вируса), находящегося внутри клетки. После завершения кэпирования вирусная мРНК выходит из капсида через каналы и попадает в цитоплазму клетки, где задействует аппарат для синтеза белков", — добавила соавтор доктор Мэри К. Эстес.
"Разгадка этой головоломки была очень захватывающей, — сказал Кумар. — Нам удалось выделить VP3 и его модули и показать, что они самоорганизуются в стабильную молекулу, способную кэпировать как минимум две мРНК одновременно, что делает процесс эффективным".
Следующие шаги
Знание структуры VP3 и принципа его работы открывает возможность для разработки противовирусных препаратов для профилактики или лечения ротавирусной инфекции. Кроме того, это позволяет глубже исследовать роль VP3 в репликации ротавируса и то, как он мешает иммунному ответу хозяина.
"Почти 30 лет моя лаборатория и лаборатория доктора Эстес сотрудничали, чтобы раскрыть сложную структуру ротавируса и лучше понять, как он работает, — сказал Прасад. — Определение структуры и функции VP3 — это важная веха, которая открывает новые возможности для продолжения нашего сотрудничества".