Коронавирусы перестраивают клетки человека для более быстрого размножения

Коронавирусы не только используют механизмы инфицируемых ими клеток человека: они модифицируют их для достижения оптимальных условий производства вирусных белков и, таким образом, для более быстрого распространения. К такому выводу пришло исследование Университета Помпеу Фабра, опубликованное в журнале Nature Communications. 

В исследовании определены ферменты, модифицирующие транспортные РНК (тРНК) — небольшие клеточные компоненты, необходимые для построения белков, — как ключевые элементы для заражения коронавирусами. Эти ферменты активируются стрессовой реакцией вирусной инфекции и могут стать новой терапевтической мишенью для разработки противовирусных препаратов широкого спектра действия против коронавирусов. 

За последние 25 лет мир стал свидетелем трех крупных вспышек коронавирусных респираторных заболеваний, передающихся от животных к человеку: SARS-CoV-1 в 2002 году, MERS в 2012 году и SARS-CoV-2 в 2019 году. Если первые две вызвали эпидемии, то SARS-CoV-2 спровоцировал пандемию, унесшую жизни более 7 миллионов человек. 

«Коронавирусы очень опасны из-за их способности создавать новые варианты, способные заражать людей после циркуляции в животных-носителях», — объясняет руководитель исследования Хуана Диес. «В настоящее время у нас нет противовирусных препаратов широкого спектра действия, эффективных против коронавирусов. Поэтому, когда появится новый коронавирус, сценарий, который считается весьма вероятным в научном сообществе, мы окажемся в том же положении, что и в конце 2019 года, когда у нас не было лекарств для контроля распространения вируса». 

Как и любые другие вирусы, коронавирусы используют клеточный механизм инфицированных клеток для синтеза вирусных белков и распространения. В этом процессе ключевую роль играют тРНК — очень маленькие клеточные компоненты, которые добавляют аминокислоты к новому белку на основе информации, считываемой в РНК. «Интересно, что коронавирусам необходимы тРНК, концентрация которых в клетках низка. Поэтому мы задались вопросом, как вирус может так быстро распространяться внутри клетки, где тРНК, необходимые ему для синтеза вирусных белков, не в изобилии», — поясняет соавтор исследования Елена Мусколино. 

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показывает, что инфекция вызывает стресс, который химически изменяет тРНК и меняет функционирование клеточного механизма. Таким образом, клетка перестает быть оптимизированной для производства собственных белков и приобретает идеальные условия для реагирования на стресс. 

Коронавирусы воспользовались этой ситуацией, поскольку «для производства белков, реагирующих на стресс, необходимы те же самые тРНК, которые коронавирусы используют для производства своих вирусных белков», — объясняет соавтор исследования Мирейя Пуиг. 

Эта перестройка, осуществляемая клеточными ферментами, модифицирующими тРНК, позволяет коронавирусам ускорить производство своих белков без необходимости создания нового механизма, просто изменяя существующий. «Поскольку изменения в тРНК представляют собой модификации уже имеющегося в клетке механизма, а не создание новых «клеточных компонентов», производство вирусных белков происходит быстро, и коронавирусы могут распространяться очень быстро», — отмечает Мусколино.

Модификация тРНК наблюдалась как у SARS-CoV-2, вызывающего серьезные инфекции, так и у HCoV-OC43, который обычно вызывает очень легкие симптомы, похожие на простуду. Следовательно, это может быть общей стратегией для различных коронавирусов. Кроме того, при блокировании активности этих модифицирующих ферментов производство вирусных белков значительно снижается. 

«Фермент, модифицирующий тРНК, является перспективным кандидатом для разработки противовирусных препаратов широкого спектра действия, способных сдерживать распространение коронавирусов», — заявляет Диес. «Препарат такого типа позволил бы нам сдерживать инфекции, вызываемые новыми коронавирусами, на начальных стадиях и предотвращать их быстрое распространение, а следовательно, и новые пандемии».