Как коронавирус борется с иммунной системой
Structural basis for translational shutdown and immune evasion by the Nsp1 protein of SARS-CoV-2
По меркам РНК вирусов, геномы коронавирусов довольно большие - 30К нуклеотидов, что позволяет им кодировать довольно большое количество белков. Один из этих белков NSP1 значительно варьирует по последовательности и по размерам, но имеет одинаковое свойство, а именно - блокирует в зараженных клетках трансляцию.
Вкратце напомню: наши гены закодированы в ДНК, которая находится в ядре, с ДНК снимаются копии РНК, РНК идет в цитоплазм, где рибосомы транслируют РНК и по ним синтезируют белки, которые собственно и отвечают за практически все строение и функции клеток.
Зачем коронавирусам блокировать трансляцию, ведь клетка от такого блока довольно быстро умрет? Точно не известно, но одна из теорий заключается в следующем. В клетках существуют сенсорные механизмы, которые по разным признакам детектируют появление в ней вируса, и в ответ запускают производство интерферона. Интерферон это сигнальная молекула и он действует как на саму зараженную клетку, так и на все другие клетки поблизости и запускает огромное количество самых разных антивирусных механизмов. Однако большинство этих механизмов не активируются моментально а требуют экспрессии генов, кодирующих соответствующие белки. Я точно не помню, но что-то вроде 10 процентов всех наших генов это гены, которые активируются в ответ на интерферон и производят белки отвечающие за антивирусные системы. Отсюда ответ очевиден - нет трансляции, нет и антивирусных белков, и коронавирус может делать в клетке что хочет.
ОК, теперь собственно к статье. На самом деле самое интересное я уже рассказал, в статье уже собственно детали, в которые я вдаваться не буду, покажу лишь самую интересную картинку из нее.
Авторы добавляют Nsp1 к части рибосомы с которой он связывается (это показано в предыдущих экспериментах, которые я пропустил) и используют криоэлектронную микрофотографию чтобы определить структуру получающегося комплекса. Это довольно крутой метод, разработанный в последние лет 10, который позволяет собирая информацию с тысяч фотографий (с довольно низким разрешением) получать детали молекулярной структуры с разрешением до атома. И вот что они видят:
Про Nsp1 известно, что он состоит из большой глобулярной части от которой тянется гибкий "хвостик" с небольшой "кисточкой" на хвосте, состоящей из двух спиралей. И вот на этой структуре видно что у канал рибосомы, в который обычно заходит РНК, физически "заткнут" этой "кисточкой" белка Nsp1, что не дает туда войти РНК и таким образом блокирует трансляцию. Остальную часть Nsp1 разглядеть не удается, видимо потому что гибкий "хвост" дает возможность основной части белка болтаться как попало (т.е. она не находится в какой-то конкретной позиции, которую можно было бы определить) но вот эта кисточка там сидит очень уверенно и авторы потом даже определяют какие конкретные ее аминокислоты взаимодействуют с аминокислотами в канале.
Некоторые (особо умные) читатели уже наверно сообразили что у этого вирусного механизма борьбы с иммунным ответом есть одна большая проблема - вирусу для репликации и производства новых вирусных частиц тоже нужны белки, а значит и трансляция. Но у вируса похоже все "продумано" - каким то образом его собственная РНК обходит этот блок, видимо что-то вынимает хвост Nsp1 из рибосомы, и позволяет синтез вирусных белков. Но вот каким - никто пока не знает.