Kas iš tiesų nutinka, kai SARS-CoV-2 virusas užkrečia žmogaus ląsteles? Vokietijos ir Šveicarijos mokslininkai ištyrė virusinių baltymų funkcijas ir sąveiką bei sukūrė išsamų koronaviruso infekcijos molekulinių mechanizmų aprašymą.
Dėl COVID-19 pandemijos visame pasaulyje mirė 3,5 mln. žmonių. Šis skaičius pabrėžia būtinybę ieškoti geresnių gydymo motodų. Tačiau veiksmingesnių vaistų kūrimas nebus įmanomas, jei nuodugniai neišsiaiškinsime, kaip vyksta šeimininko ląstelės užsikrėtimo SARS-CoV-2 virusu procesas. Todėl mokslininkai iš Vokietijos ir Šveicarijos nusprendė parengti išsamesnį mechanizmų, susijusių su ląstelių užkrėtimu virusu, aprašą.
Mokslininkai ištyrė virusinių baltymų molekulines funkcijas ir sąveiką, naudodamiesi naujausiais proteomikos pasiekimais – mokslas, tiriantis visus organizmo baltymų rinkinius. Jos metu nustatoma baltymų ekspresija – ląstelėje, audinyje ar organizme. ES finansuojamo „ProDAP“ projekto paramos dėka, jiems pavyko užfiksuoti dviejų glaudžiai susijusių koronavirusų SARS-CoV ir SARS-CoV-2 poveikį ląstelei penkiomis skirtingomis proteominėmis perspektyvomis. Tyrimo rezultatai buvo paskelbti žurnale „Nature“.
Profesoriaus Andreas Pichlmair vadovaujama mokslininkų komanda iš Miuncheno technikos universiteto, vykdančio projekto šeimininko pareigas bei Prof. Matthias Mann iš Vokietijos Makso Planko biochemijos instituto, aprašė SARS-CoV ir SARS-CoV-2 virusų interaktomas. Tada mokslininkai ištyrė tokios molekulinės sąveikos poveikį žmogaus plaučių ląstelių transkriptui, proteomui, fosfoproteomui ir ubikvitinams (proteomas, apimantis ubikvitino baltymus).
Viruso ir šeimininko baltymų sąveikos tyrimas
Kai virusas užpuola šeimininko ląstelę, jos paviršiuje esantys baltymai jungiasi prie specifinių receptorių baltymų žmogaus ląstelės paviršiuje. Naudojant pažangias technologijas, pvz. masių spektrometriją ir bioinformatinę analizę, mokslininkai sukūrė išsamų duomenų rinkinį, kuriame yra informacija apie ląstelių baltymus, su kuriais jungiasi virusiniai baltymai, ir kaip tokia sąveika veikia šeimininko ląstelę. Kaip rašoma svetainėje „EurekAlert!“ paskelbtame pranešime spaudai, mokslininkai nustatė 1 484 sąveikas tarp viruso baltymų ir žmogaus ląstelių baltymų. „Jei nagrinėtume tik baltymus, praleistume svarbius aspektus“, tame pačiame pranešime pastebėjo prof. Pichlmair. Duomenų bazė, kurioje būtų tik informacija apie proteomą, būtų tarsi žemėlapis, kuriame būtų tik vietovardžiai, o pamiršti keliai bei upės. Daug naudingesnis yra žemėlapis, rodantis ryšius tarp atskirų taškų“, – aiškino mokslininkas.
Tyrimas leido geriau pažinti SARS-CoV-2 poveikį įvairioms funkcijoms. Pavyzdžiui, nustatyta, kad šio viruso ORF3 baltymas specifiškai sutrikdo autofagiją – organizmo pažeistų ląstelių dalių savaiminio pašalinimo mechanizmas. O transformuojančio augimo faktoriaus beta (TGF-в), baltymo, kuris vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant daugelį ląstelių procesų, kelią specifiškai sutrikdo ORF8 – kitas SARS-CoV-2 viruso baltymas. „Iki šiol nebuvo parengtas panašus SARS-CoV-2 viruso aprašymas”, teigia prof. Mann.
Sekantys žingsniai
Šiuo metu mokslininkai tiria naujus galimus vaistus nuo COVID-19, kuriuos jie nustatė atlikdami analizę. Prof. Pichlmair pastebėjo: „Kuriame taip pat klasifikavimo sistemą,
kuri leis automatiškai atpažinti terapijos požiūriu įdomias vietas. Esu įsitikinęs, kad išsamūs duomenų rinkiniai ir pažangūs analizės metodai leis ateityje sukurti veiksmingus, tiksliau veikiančius vaistus ir iš anksto sumažinti šalutinį poveikį. Penkerius metus trunkantis „ProDAP“ (Protein Dynamics in Antiviral Processes) projektas baigsis 2024 m. kovo mėnesį.