Odkrycie tajemnicy przeciwwirusowej odpowiedzi immunologicznej komarów
Biorąc pod uwagę rosnące rozpowszechnienie i zagrożenie ze strony wirusów przenoszonych przez owady (zwanych także arbowirusami), np. wirusa zika, żółtej febry, gorączki denga i chikungunya, konieczne jest lepsze zrozumienie interakcji między wirusem i owadem, która warunkuje transmisję wirusa na człowieka. Sam wirus gorączki denga powoduje co roku od 100 do 400 milionów przypadków choroby u ludzi. Komary odgrywają kluczową rolę w cyklu transmisji, choć na poziomie molekularnym ten proces nie jest zbyt dobrze poznany. „Wirus dostaje się do organizmu komara podczas żerowania, rozmnaża się w ciele owada, a w końcu dociera do jego ślinianek w celu transmisji do nowego gospodarza. W ciele komara wirus musi pokonać bariery anatomiczne, jak również system odpornościowy owada. Ponieważ reakcja odpornościowa może hamować wirusa w celu ochrony życia komara, jest to kluczowy czynnik dla transmisji”, wyjaśnia Ronald van Rij, profesor wirusologii eksperymentalnej na Uniwersytecie Radboud w Holandii i główny badacz projektu ViVARNAsilencing (Antiviral Defense in the Vector Mosquito Aedes aegypti: induction and suppression of RNA silencing pathways) finansowanego przez ERBN. „Dowiedziono, że replikujące się wirusy są namierzane przez odpowiedź immunologiczną, zwaną interferencją RNA, opartą na małym RNA. W ramach tego szlaku replikujące się RNA wirusa (które jest dwuniciowe) jest rozbijane na małe fragmenty, zwane małymi interferującymi RNA, które są wykorzystane do dalszego niszczenia RNA wirusa, w ten sposób uniemożliwiając jego replikację”.
piRNAs: silny cios w wirusy
Istotą prac badawczych było poznanie szlaku małego RNA tworzącego kompleksy z białkiem PIWI (PIWI-interacting RNA, piRNA), który również bierze na swój cel wirusy w organizmie komarów. piRNA to tajemnicza klasa małych RNA, które do tej pory były badane głównie u zwierząt laboratoryjnych, natomiast prace w ramach projektu ViVARNAsilencing wskazały, że mają one znacznie szerszy zakres działania, niż do tej pory sądzono. „RNA wirusa jest niszczone do poziomu piRNA, co może mieć wpływ na odporność przeciwwirusową”, dodaje van Rij. „Zupełnie nie spodziewaliśmy się, że szlak piRNA może dodatkowo odgrywać rolę w procesach regulacyjnych genów. Wydaje się, że szlak piRNA w komarach posiada dodatkowe funkcje w porównaniu do innych organizmów laboratoryjnych, np. regulację genów i obronę przeciwwirusową”. „To istotne dla zrozumienia procesu transmisji wirusa przez komary. Ponadto, we współpracy z innymi naukowcami, odkryliśmy, że genom komara przenosi fragmenty sekwencji wirusowych, które są wykorzystywane do produkcji piRNA – a to z kolei tworzy ciekawą możliwość, że te fragmenty są formą dziedziczną odporności przeciwwirusowej opartej na piRNA”. Van Rij i jego zespół zdołali odkryć, które rodziny wirusów są skutecznie namierzane przez szlak piRNA i wykazali w kolejnych pracach finansowanych przez Holenderską Radę ds. Badań, że piRNA są kluczowe dla rozwoju embrionalnego komarów.
Szeroki wpływ i spojrzenie w przyszłość
Oprócz możliwości wyszkolenia w trakcie projektu kilkoro wysoko wyspecjalizowanych doktorantów i naukowców ze stopniem doktora, badania van Rija i jego zespołu mają szersze zastosowanie. „Zauważono poszerzenie obszaru geograficznego występowania komarów, od terenów tropikalnych do łagodniejszego klimatu, a zatem obszar geograficzny podatności człowieka na różne wirusy także się zwiększył” zauważa van Rij. „Staje się również coraz bardziej jasne, że w komarach może żyć znacznie większy repertuar wirusów, niż poprzednio sądzono i należy ocenić ich potencjalną możliwość powodowania chorób u ludzi”. Ponieważ komary są tak ważnym elementem cyklu transmisji, informacje na temat mechanizmów, które hamują replikację wirusa w komarze będą bardzo istotne dla poznania transmisji arbowirusów, co z kolei pomoże w opracowaniu nowych metod transmisji arbowirusów, także na człowieka. W najbliższej przyszłości van Rij i jego zespół przeprowadzą dodatkowe prace skupione na nieoczekiwanych rezultatach projektu. „Jednym z nich będzie dalsze badanie roli zintegrowanych fragmentów wirusa w dziedzicznej odporności przeciwwirusowej – dwa preprinty w czasopiśmie bioRxiv, w które mieliśmy swój wkład, sugerują, że te fragmenty wirusa rzeczywiście kontrolują infekcję wirusową w jajnikach komarów”.
Słowa kluczowe
ViVARNAsilencing, komary, RNA, piRNA, przeciwwirusowy, wirus, odpowiedź immunologiczna, regulacja genów, tworzący kompleksy z białkiem PIWI, szlak RNA, arbowirus
