Наука и образование

Коварные сети вирусного белка

Ученые НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ в коллаборации с коллегами из НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева выдвинули гипотезу, объясняющую, как белок NS1 вируса гриппа управляет иммунным ответом зараженного организма. Результаты их исследования, опубликованные в статье “Old dog, new tricks: Influenza A virus NS1 and in vitro fibrillogenesis” журнала Biochemie, свидетельствуют, что белок способен “складываться” в нитевидные (фибриллярные) структуры. Как предполагают ученые, таким образом NS1 воздействует на белки “хозяина”, не давая им работать должным образом.

Белок NS1 вируса гриппа открыт достаточно давно, и уже известны многие механизмы, при помощи которых он воздействует на иммунитет. Несмотря на это, остается неясным, как именно он регулирует процесс производства белков клетками зараженного организма.

Известно, что на определённой стадии заражения клетки вирусом гриппа NS1 проникает в ее ядро и образует белковые агрегаты. Их можно разглядеть даже в оптический микроскоп. Ученые предположили, что NS1, попадая в ядро, меняет структуру хроматина (вещества, составляющего основу хромосом), и из-за этого ферменты, “читающие” ДНК, считывают информацию, нужную вирусу — и губительную для организма.

Вероятно, именно поэтому при гриппе, как и при коронавирусной инфекции, возможно развитие тяжелого осложнения — цитокинового шторма. Реагируя на «неправильные» вещества, которые производят зараженные клетки «под диктовку» NS1, организм производит противовоспалительные белки — цитокины. Они активируют лейкоциты, уничтожающие чужеродные частицы. Активированные лейкоциты, в свою очередь, усиливают производство цитокинов, и в результате их концентрация растет лавинообразно. В итоге иммунная система начинает атаковать и собственные клетки, что ведет к поражению легких, почек, печени, необратимым патологическим изменениям тканей организма.

Ученым известны белки с аномальной пространственной структурой — прионы (англ. prion от protein «белок» + infection «инфекция»), которые “заставляют” другие белки тоже формировать неправильные структуры. У млекопитающих и у человека прионы вызывают опасные болезни (например, с ними связаны многие возрастные патологии нервной системы, в том числе болезни Паркинсона и Альцгеймера).

В своей работе ученые НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ и НИИ гриппа доказали, что в лабораторных условиях NS1 вируса гриппа формирует структуры, характерные для прионов. И в организме человека этот вирусный белок тоже может вести себя как прион. Кроме того, исследователи определили положение участка NS1, отвечающего за такие его свойства.

Это открытие будет полезно для разработки лекарств, которые смогут предотвращать тяжелое течение гриппа за счет воздействия на белок NS1. А кроме того, оно может открыть новый путь для создания противоопухолевых препаратов.

«Четыре года назад мой отец умирал от рака лёгких, – рассказывает Владимир Егоров, старший научный сотрудник Лаборатории биофизики макромолекул НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ. — Мы всегда обсуждали научные темы, и я рассказал ему, что в раковых клетках выключены те системы, которые, наоборот, чересчур активно действуют при вирусных инфекциях лёгких. И папа спросил, можно ли найти то, с помощью чего вирус активирует защитную систему. Чтобы можно было сделать лекарство, кусочек вируса, который не наносит смертельный вред, но активирует иммунную систему для борьбы с раком. После этого разговора я решил заняться изучением роли белка NS1 в активации иммунного ответа."

Если нарушить процесс производства белков раковой клеткой при помощи механизмов, используемых вирусами, опухоль может быть уничтожена собственной иммунной системой организма.

Сама идея лечить рак с помощью вирусов возникла еще в начале XX века, когда было замечено, что у переболевших вирусными инфекциями пациентов иногда наблюдается ремиссия. Однако в ряде случаев лечение оканчивалось неудачей: пациенты погибали не от рака, а от вируса

В настоящее время ведутся работы по созданию лекарств на основе ослабленных и генетически модифицированных вирусов, неспособных заражать здоровые клетки. А подход, при котором будет применяться даже не сам вирус, а лишь его белок, будет еще безопаснее.