Dokładniejszy opis mechanizmów zakażenia koronawirusem na potrzeby udoskonalonych metod leczenia
W związku z pandemią COVID-19 odnotowano 3,5 miliona zgonów na całym świecie. Liczba ta uwidacznia potrzebę znalezienia lepszych metod leczenia. Opracowanie skuteczniejszych leków nie będzie jednak możliwe bez dokładnego zrozumienia procesu zakażania komórki gospodarza przez wirus SARS-CoV-2. Badacze z Niemiec i Szwajcarii postanowili zatem przygotować bardziej szczegółowy opis mechanizmów związanych z zakażaniem komórek przez wirusa. Naukowcy przebadali funkcje i oddziaływania molekularne białek wirusowych, wykorzystując najnowocześniejsze osiągnięcia proteomiki – nauki zajmującej się wielkoskalowymi badaniami wszystkich białek eksprymowanych przez komórkę, tkankę lub organizm. Dzięki wsparciu z finansowanego ze środków UE projektu ProDAP udało im się udokumentować oddziaływanie dwóch blisko ze sobą spokrewnionych koronawirusów, SARS-CoV i SARS-CoV-2, na komórkę w pięciu różnych ujęciach proteomicznych. Wyniki badania zostały opublikowane w czasopiśmie „Nature”. Zespół badaczy, któremu przewodzili prof. Andreas Pichlmair z Uniwersytetu Technicznego w Monachium, pełniącego rolę gospodarza projektu ProDAP, oraz prof. Matthias Mann z niemieckiego Instytutu Biochemii im. Maxa Plancka, opisał interaktomy wirusa SARS-CoV i SARS-CoV-2. Naukowcy następnie zajęli się badaniem wpływu takich oddziaływań molekularnych na transkryptom, proteom, fosfoproteom i ubikwitynom (proteom obejmujący ubikwitynowane białka) ludzkich komórek płuc.
Badanie oddziaływań między białkami wirusa i gospodarza
Gdy wirus atakuje komórkę gospodarza, białka znajdujące się na jego powierzchni wiążą się z określonymi białkami receptorowymi na powierzchni ludzkiej komórki. Korzystając z zaawansowanych technik wykorzystujących spektrometrię mas i analizę bioinformatyczną, badacze przygotowali kompleksowy zestaw danych zawierający informacje na temat białek komórkowych, z którymi łączą się białka wirusa, oraz na temat wpływu takich oddziaływań na komórkę gospodarza. Według komunikatu prasowego opublikowanego w portalu internetowym „EurekAlert!” badacze odkryli 1 484 interakcje między białkami wirusa a ludzkimi białkami komórkowymi. „Gdybyśmy zajęli się wyłącznie białkami, pominęlibyśmy istotne kwestie”, zauważył prof. Pichlmair w tym samym komunikacie. „Baza danych zawierająca wyłącznie informacje na temat proteomu byłaby jak mapa, na którą naniesiono tylko nazwy miejsc, a zapomniano o drogach i rzekach. Mapa przedstawiająca połączenia między poszczególnymi punktami jest dużo bardziej przydatna”, wyjaśnił badacz. Badanie pozwoliło lepiej poznać wpływ wirusa SARS-CoV-2 na różne funkcje. Na przykład odkryto, że białko ORF3 tego wirusa specyficznie zaburza autofagię – mechanizm samodzielnego usuwania przez organizm uszkodzonych części komórek. Z kolei szlak transformującego czynnika wzrostu beta (TGF-β), białka odgrywającego istotną rolę w regulacji wielu procesów komórkowych, jest specyficznie zaburzany przez ORF8 – inne białko wirusa SARS-CoV-2. „Dotychczas nie przygotowano porównywalnego opisu wirusa SARS-CoV-2”, stwierdził prof. Mann.
Następne kroki
Naukowcy badają obecnie nowe potencjalne leki przeciw COVID-19, które zidentyfikowali w ramach analiz. Prof. Pichlmair zauważył: „Pracujemy także nad systemem klasyfikacyjnym, który umożliwi automatyczne rozpoznawanie miejsc interesujących z punktu widzenia terapii. Jestem przekonany, że szczegółowe zestawy danych i zaawansowane metody analityczne pozwolą w przyszłości opracować skuteczne, bardziej ukierunkowane leki i ograniczyć zawczasu skutki uboczne”. Pięcioletni projekt ProDAP (Protein Dynamics in Antiviral Processes) zakończy się w marcu 2024 roku. Więcej informacji: projekt ProDAP
Słowa kluczowe
ProDAP, COVID-19, koronawirus, SARS-CoV, białko, komórka
