Wirus manipuluje ludzkimi genami

Specjalny komputerowy algorytm pomógł w odkryciu triku, który stosuje jeden z wirusów w celu zamaskowania własnej obecności w organizmie. Opracowana przez izraelską doktorantkę Naamę Elefant metoda ma szansę stać się ważnym narzędziem, którego zastosowanie ułatwi zrozumienie interakcji pomiędzy wirusem i jego ofiarą.

Obiektem badań pani Elefant, absolwentki studiów medycznych z niewątpliwym talentem informatycznym, były geny kodujące tzw. mikroRNA (miRNA). Są to krótkie nici kwasu rybonukleinowego (RNA), które mają zdolność do tzw. interferencji, czyli zakłócania produkcji białek przez komórkę. W naturalnych warunkach produkcja miRNA jest dla komórek niezbędna i pomaga im w rozwoju oraz utrzymaniu równowagi fizjologicznej, lecz manipulowanie tym procesem przez wirusa może zaburzyć naturalne procesy komórkowe i "zmusić" organizm do działania na korzyść intruza. 

W ramach eksperymentu izraelska badaczka analizowała sekwencję genomu ludzkiego wirusa cytomegalii (HCMV, od ang. Human Cytomegalovirus) i porównywała ją z sekwencją ludzkich genów przy uwzględnieniu wielu innych parametrów, takich jak np. konfiguracja przestrzenna powstających cząsteczek RNA. Aby umożliwić wykonanie tak złożonej analizy, pani Elefant stworzyła samodzielnie program komputerowy specjalny program, który nazwała RepTar, a następnie - w oparciu o dostępne dane na temat genów HCMV oraz ludzkich - poleciła mu poszukiwanie wspólnych sekwencji w genach obu gatunków.

Analiza z użyciem RepTar wykazała, że wirus cytomegalii produkuje miRNA zdolne do znacznego obniżenia aktywności genów kodujących cząsteczki tzw. pierwszej klasy głównego układu zgodności tkankowej (MHC - od ang. Main Histocompatibility Complex). Są to struktury białkowe, których zadaniem jest prezentowanie na powierzchni komórki fragmentów protein znajdujących się w jej wnętrzu. Zahamowanie aktywności syntezy MHC oznacza, że komórka nie jest w stanie "poinformować" układu odpornościowego o obecności w jej wnętrzu białek wirusowych, przez co niemożliwa jest skuteczna reakcja na infekcję. 

Aby uwiarygodnić wyniki, przeprowadzono dodatkowe doświadczenie, tym razem ną żywych komórkach zainfekowanych wirusem. Wyniki eksperymentu potwierdziły przewidywania wszechstronnie utalentowanej lekarki - zaatakowane komórki rzeczywiście wykazywały znacznie obniżoną produkcję cząsteczek układu zgodności tkankowej.

Pani Elefant jest pierwszym naukowcem, któremu udało się udowodnić fakt syntezy miRNA przez wirusy. Odkrycie to jest niezwykle ważne, gdyż może mieć znaczący wpływ na prace nad terapiami zwalczającymi nieuleczalne dziś choroby. Gdyby, na przykład, udało się utrzymać prawidłowy poziom produkcji MHC przez zaatakowane komórki, organizm miałby znacznie większe szanse na samodzielne zwalczenie infekcji. Oczywiście, istnieje wysokie prawdopodobieństwo, że analogiczne procesy zachodzą także w przypadku innych zakażeń (niekoniecznie wirusowych), lecz wymaga to dalszych badań.

Wysiłki młodej lekarki zostały docenione przez rodaków, którzy przyznali jej Nagrodę Barenholza - wyróżnienie dla wybitnych naukowców narodowości izraelskiej. Wyniki jej badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Science.

wirus HCMV CMV mikroRNA microRNA miRNA MHC