COVID-19, коронавирус
3D-печать шипового белка SARS-CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19, перед 3D-печатью вирусной частицы SARS-CoV-2. Спайковый белок (на переднем плане) позволяет вирусу проникать в клетки человека и инфицировать их. На модели вируса поверхность вируса (синий цвет) покрыта белками-шипами (красный цвет), которые позволяют вирусу проникать в клетки человека и инфицировать их. Кредит: NIH

Почему вирус COVID-19 смертельно опасен, в то время как многие другие коронавирусы довольно безобидны и вызывают только простуду?

Команда из Университета Алабамы в Бирмингеме и польские исследователи предлагают ответ: вирус COVID-19 действует как «губка» микроРНК. Это действие модулирует уровни микроРНК хозяина таким образом, чтобы способствовать репликации вируса и блокировать иммунный ответ хозяина.

Эта проверяемая гипотеза является результатом анализа современной литературы и биоинформатического исследования вируса COVID-19 и шести других коронавирусов. Он опубликован в качестве перспективы в American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology.

Человеческие микроРНК или миРНК — это короткие некодирующие РНК, содержащие около 22 оснований. Они действуют, чтобы регулировать экспрессию генов путем их комплементарного спаривания со специфическими информационными РНК клетки. Это соединение заглушает информационную РНК, предотвращая ее перевод в белок. Таким образом, miRNA являются точным регулятором клеточного метаболизма или реакции клетки на стресс и неблагоприятные воздействия, такие как заражение вирусом.

МикроРНК составляют всего около 0,01 процента от общей клеточной и тканевой РНК человека, тогда как репликация вирусной РНК такого вируса, как вирус COVID-19, может достигать 50 процентов от общей клеточной РНК. Итак, UAB и польские исследователи говорят, что если вирус COVID-19 имеет сайты связывания для определенных miRNA, а эти сайты отличаются от сайтов связывания miRNA, обнаруженных на коронавирусах, вызывающих простуду, более патогенный вирус COVID-19 может избирательно губить активировать определенные miRNA, чтобы нарушить регуляцию клетки, что делает ее опасным коронавирусом человека.

Идея губки не нова. Было показано, что губки с вирусной РНК способны удалять миРНК хозяина вирусом Эпштейна-Барра, а активность губок также была показана в отношении вирусов герпеса и гепатита С.

Были два человеческих коронавируса до вируса COVID-19, официальное название которого — SARS-CoV-2, которые предвещали разрушительные последствия вируса COVID-19. Первым был тяжелый острый респираторный коронавирус, или вирус SARS, в 2002 году; вторым был коронавирус ближневосточного респираторного синдрома, или вирус MERS, в 2012 году. Ни один из них не имел высокой заразности вируса COVID-19; но оба были опасны, по данным Национального института здравоохранения, в результате чего погибло 774 и 866 человек соответственно.

В настоящем исследовании исследователи использовали компьютерный биоинформатический анализ для поиска потенциальных сайтов-мишеней miRNA для 896 зрелых последовательностей miRNA человека в семи различных геномах коронавируса. Эти геномы включали три патогенных коронавируса — вирусы SARS, MERS и COVID-19, а также четыре непатогенных коронавируса.

Исследователи обнаружили, что количество целевых сайтов у патогенных вирусов было больше, чем у непатогенных штаммов. Кроме того, они обнаружили, что патогенные коронавирусы человека привлекают наборы miRNA, которые отличаются от непатогенных коронавирусов человека. В частности, набор из 28 миРНК был уникальным для вируса COVID-19; вирусы SARS и MERS имели свои собственные уникальные наборы из 21 и 24 miRNA соответственно.

Сосредоточив внимание на 28 уникальных miRNA для вируса COVID-19, исследователи обнаружили, что большинство этих miRNA хорошо экспрессируются в эпителиальных клетках бронхов, и их нарушение регуляции было зарегистрировано при патологиях легких человека, включая рак легких, хроническую обструктивную болезнь. легочные заболевания, муковисцидоз и туберкулез. Кроме того, было предложено, чтобы многие из miRNA действовали как супрессоры опухолей, нацеленные на пути запрограммированной гибели клеток или апоптоза, которые, как предполагается, заставляют клетку убивать себя при инфицировании, мутации или стрессе другими способами. Уменьшение этих микроРНК было связано с плохим прогнозом рака.

«Следовательно, вирус COVID-19 — за счет своего потенциального сокращения пула миРНК хозяина — может способствовать выживанию инфицированных клеток и, следовательно, непрерывности его цикла репликации», — заявили исследователи.

Авторы подробно объяснили, как вирус реплицируется внутри инфицированной клетки, включая то, как клетка способствует сворачиванию белка и как вирус начинает сборку в эндоплазматическом ретикулуме клетки и системе Гольджи. Они также описали многие клеточные белки, участвующие в этих этапах. Известно, что эта вирусная репликация вызывает стресс и может спровоцировать развернутый белковый ответ, в результате которого клетка подвергается запрограммированной смерти.

«Взятые вместе, — заявили исследователи, — вирусные стратегии по увеличению мембран эндоплазматического ретикулума и способности складывания эндоплазматического ретикулума и блокирования ослабления трансляции, вызванного ответом развернутого белка, воспалительных реакций и апоптоза являются критическими компонентами для производства вируса».

/р>

Затем авторы показали, цитируя литературу, что девять из специфических клеточных miRNA, которые потенциально губятся вирусом COVID-19, могут помочь удовлетворить эти потребности вируса.

«Хозяева миРНК, потенциально контролируемые патогенными коронавирусами человека, могут быть ключом к получению контроля над очень ограниченным и специфическим набором мишеней миРНК», — сказали они. Исследователи использовали компьютерные программы по онтологии генов, чтобы найти гены и клеточные пути, пораженные патогенными коронавирусами человека, и в частности вирусом COVID-19.

Обнаруженные ими пути «еще раз подтверждают гипотезу о том, что патогенные коронавирусы человека, в том числе вирус COVID-19, используют миРНК хозяина для регулирования клеточных процессов, чтобы облегчить производство вирусного белка».

«Наша гипотеза потребует подтверждения, — заявили они, — начиная с оценки этих уровней миРНК в инфицированных тканях и заканчивая восстановлением баланса миРНК хозяина с помощью аналогов миРНК. Более того, полное понимание того, как вирусы используют преимущества эндоплазматического ретикулума. и развернутый путь ответа белка также может привести к новым терапевтическим стратегиям «.

Эта гипотеза UAB и польских исследователей, которые в равной степени внесли свой вклад в работу, может объяснить некоторые другие биологические странности вируса COVID-19.

Один из них — это различная восприимчивость к инфекциям, наблюдаемая среди пациентов, включая более тяжелую заболеваемость и смертность среди пожилых пациентов. По их словам, между профилями миРНК пациентов могут быть индивидуальные различия, и одно «недавнее исследование показало, что вирулентность COVID-19 у пожилых пациентов может быть связана с более низким содержанием miРНК, и это может быть фактором, влияющим на тяжесть заболевания».

Другой биологический вопрос заключается в том, как вирус сосуществует с обычным животным источником — летучими мышами. «Примечательно, — заявили исследователи, — недавнее исследование показало, что летучие мыши, считающиеся хозяевами вируса COVID-19, обладают толерантностью к потенциально смертельным вирусам из-за специфических miRNA»./P>




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *