НОВОСТИ

 
22 сентября 2015 г.

Вирусы похожи на идеальное оружие: смертоносные, незаметные, изменчивые, но в то же время просто устроенные. Найти изъяны их защиты не так-то легко. Их гораздо сложнее обезвредить, чем бактерии, против которых разработали множество лекарств. И всё-таки ахиллесова пята у вирусов есть. Более того, они сами выдают ее клеткам, обеспечивающим врожденный иммунитет для млекопитающих. Это вторичный посредник циклический гуанозинмонофосфат-аденозинмонофосфат (cGAMP), который «переезжает» вместе со своими незадачливыми хозяевами в каждую заново зараженную клетку.

Иммунитет человека, да и всех других млекопитающих, имеет свои средства для борьбы с вирусами, способные и заметить, и обезвредить опасные частицы. Существование вирусов так же зависит от синтеза белков, как и жизни клеточных организмов. Чтобы синтезировать белок, нужна РНК-матрица, а для ее появления, в свою очередь, требуется молекула ДНК. ДНК в зараженных клетках образуют даже те вирусы, у которых уже есть необходимая для трансляции информационная РНК (ретровирусы, самый известный из которых — ВИЧ). На ДНК-то вирус и попадается. Его гены находятся в цитоплазме клетки-жертвы. А вот ее «родные» гены надежно упакованы — часть в ядре, часть в митохондриях. В ответ на присутствие незваной двухцепочечной ДНК в цитоплазме активируется cGAS — синтаза 2´-3´-циклического ГМФ-АМФ. Получившиеся тандемные молекулы, называемые cGAMP (рис. 1), служат вторичными посредниками и передают сигнал о присутствии чужеродной ДНК стимулятору генов интерферонов — STING. Гены активируются, интерфероны образуются и перебрасываются на борьбу с вирусом.

Рисунок 1. Молекула cGAMP и ее функция. а — Структурная формула; б — Пространственная структура; в — Молекулярный путь cGAS-cGAMP-STING. Служит для регистрации двухцепочечной ДНК в цитоплазме клеток млекопитающих. В норме ее там быть не должно.

Всегда ли клетки реагируют на вирус одинаково — независимо от того, есть ли у них инфицированные соседки? Теоретически это может быть правдой, но мы-то знаем, что в биологии словá «всегда», «никогда» и им подобные лучше не применять. Так же решили и авторы работы, опубликованной в Science. Они сконструировали гибридные вирусные частицы, у которых гены были от ВИЧ-1, а гликопротеины оболочки — от вируса везикулярного стоматита (VSV-G). В открытую рамку считывания вирусного гена env вставили ген зеленого флуоресцентного белка (GFP). Из-за этого новые вирусные частицы не могли собраться (ведь была нарушена структура гена белка оболочки), зато при каждой попытке сборки экспрессировали GFP, по интенсивности флуоресценции которого можно было определять количество и расположение вирусов.

Полученными вирусными частицами (HIV-1-GFP) заразили клетки линии 293T. cGAS в них нет, а значит, ни о каком иммунном ответе на ДНК вируса не могло быть и речи. Поэтому в часть клеток наряду с HIV-1-GFP ввели векторы, позволяющие синтезировать этот фермент. Только некоторым клеткам «подарили» ген cGAS дикого типа, в остальных случаях он был видоизменён так, чтобы его продукт не мог катализировать образование cGAMP. Затем из этих клеток выделили вирусные частицы и заразили ими клетки HEK293, синтезирующие STING и интерферон в ответ на присутствие cGAMP (во всех последующих экспериментах использовали клетки тех же линий в таком же порядке). Тут-то и настало время флуоресценции. В тех клетках, которым достались вирусы из 293T с внесенным геном cGAS дикого типа, флуоресценция была наиболее сильной (рис. 2). В клетках HEK293, которым достались вирусы из 293T с мутантной cGAS, флуоресценции и активации STING замечено не было.

Если судить лишь по этим данным, ничего нового мы пока не узнали. По ним видно только, что для выработки интерферона-β нужна работающая cGAS. Но это было известно и ранее: фермент запускает весь каскад реакций, куда же без него? Поэтому эксперименты продолжились. Теперь в клетки 293T вводили то поддельные вирусные частицы (конечно, вместе с геном cGAS), то клеточные везикулы, выделенные вместе с вирусами от предыдущих экспериментов, то отдельные вирусные белки, например, p24 и VSV-G. В первых двух случаях, несмотря на наличие cGAS и чужеродных элементов в цитоплазме, «зараженные» клетки не вырабатывали сколько-нибудь заметного количества интерферона-β. Зато компоненты вирусов давали явный иммунный ответ, не являясь ДНК, то есть прямой мишенью cGAS.

Теперь разгадка была близко, а именно где-то в вирионе. Это должна быть некая молекула, которая участвует в сигнальном пути cGAS-cGAMP-STING и при этом находится внутри вирусной частицы. Следующий после cGAS кандидат — cGAMP. Чтобы проверить наличие этого вещества в вирусах, исследователи, во-первых, пометили cGAMP в клетках 293T биотином, а во-вторых, методом масс-спектрометрии определили содержание этой молекулы в частицах HIV-1-GFP, выделенных из клеток 293T. И надо сказать, что она там обнаружилась. Кроме того, вирусные частицы из 293T, чей cGAMP был нейтрализован змеиной фосфодиэстеразой 1, не запускали выработку интерферонов в новых хозяевах.

Удивительно получается: вирусная частица каким-то образом захватывает с собой в каждую новую клетку своего «предателя» — молекулу, которая бьёт внутриклеточную тревогу! Кстати, и межклеточную тоже. Вирусы, которых в другом исследовании пересаживали в дендритные клетки, тоже содержали cGAMP и вызывали мощный ответ со стороны врожденного иммунитета. Этот ответ защищал от заражения еще не инфицированные клетки.

Рисунок 2. Результаты эксперимента по заражению частицами HIV-1-GFP клеток линии HEK293 с репортерной системой. Промотор гена интерферона-β (IFNβ) активируется в клетках HEK293, получивших вирусные частицы из клеток-продуцентов (293T) с внесенным геном мышиного фермента cGAS дикого типа (m-cGAS). Частицы из клеток с каталитически неактивным ферментом cGAS (m-cGAS-AA) и вообще без него (w/o cGAS) не индуцируют синтез репортерного белка (соответственно, за рамками репортерной системы — интерферона).

Почему сигналинг cGAMP так долго «оставался в тени»? Авторы работы предполагают, что дело в объекте изучения. Чаще всего образование вирусов исследуют на линии 293T, в клетках которой cGAS отсутствует. Это позволяет вирусам беспрепятственно размножаться, но исключает вероятность обнаружения переноса cGAMP от клетки к клетке.

Надо отметить, что интерес к сигналам, невольно передаваемым вирусами, отнюдь не только теоретический. Потенциально cGAMP таит в себе много применений. Например, он может стать реальным иммуномодулятором: большие количества этой молекулы активируют максимальное число дендритных клеток, а значит, иммунный ответ организма будет мощнее, чем обычно. К тому же, cGAMP реально ввести в состав какой-нибудь противовирусной вакцины наряду с антигенами нужного вируса и тем самым повысить активность дендритных клеток.

Источник: БИОМОЛЕКУЛА

Есть вопрос или комментарий?..


Ваше имя Электронная почта
Получать почтовые уведомления об ответах:

| Примечание. Сообщение появится на сайте после проверки модератором.


Вернуться в раздел НОВОСТИ

Регистрация ЛСCRO Биоконсалтинг предлагает любые виды услуг по юридическому оформлению лекарственных средств на территории РФ....
Открыть раздел Регистрация ЛС
ЦТМ г.СухумЦентр трансляционной медицины (ЦТМ) «Биоконсалтинг» г....
Открыть раздел ЦТМ г.Сухум
Подработка для студентов! Участие в медицинских-научных исследованиях. Исследования проводятся в течении 4-х дней (2+2 через 2 недели) (оплата от 3 000 рублей в день)....
Открыть раздел Вакансии
ЦТМ г.СухумЦентр трансляционной медицины (ЦТМ) «Биоконсалтинг» г....
Открыть раздел ЦТМ г.Сухум
Политика в области качестваОсновная цель деятельности Общество с ограниченной ответственностью «Биоконсалтинг» (далее ООО «Биоконсалтинг») – проведение токсикологических,...
Открыть раздел Политика в области качества
The LineAct Platform