Poslednjih godina, mere javnog zdravlja, nadzor i vakcinacija pomogli su da se postigne značajan napredak u smanjenju uticaja epidemija sezonskog gripa, izazvanih virusima humanog gripa A i B. Međutim, moguća epidemija ptičjeg gripa A (obično poznata kao ‘ptičji grip“) kod sisara, uključujući ljude, predstavlja značajnu pretnju po javno zdravlje.
Cusack grupa u EMBL Grenoble proučava proces replikacije virusa gripa. Nova studija iz ove grupe baca svetlo na različite mutacije kojima virus ptičjeg gripa može da se podvrgne da bi mogao da se replicira u ćelijama sisara.
Neki sojevi ptičjeg gripa mogu izazvati ozbiljne bolesti i smrt. Na sreću, značajne biološke razlike između ptica i sisara obično sprečavaju širenje ptičjeg gripa sa ptica na druge vrste. Da bi zarazio sisare, virus ptičjeg gripa mora da mutira da bi prevazišao dve glavne barijere: sposobnost da uđe u ćeliju i da se replicira unutar te ćelije. Da bi izazvao epidemiju ili pandemiju, mora takođe da stekne sposobnost da se prenosi između ljudi.
Međutim, sporadična kontaminacija divljih i domaćih sisara ptičijim gripom postaje sve češća. Posebno zabrinjava nedavna neočekivana infekcija muznih krava u SAD sojem H5N1 ptica, koji rizikuje da postane endemski kod goveda. Ovo bi moglo olakšati adaptaciju na ljude, i zaista, prijavljeno je nekoliko slučajeva prenošenja na ljude, što je do sada rezultiralo samo blagim simptomima.
U srcu ovog procesa je polimeraza, enzim koji orkestrira replikaciju virusa unutar ćelija domaćina. Ovaj fleksibilni protein može se preurediti u skladu sa različitim funkcijama koje obavlja tokom infekcije. To uključuje transkripciju — kopiranje virusne RNK u RNK za prenos podataka da bi se napravili virusni proteini — i replikaciju — pravljenje kopija virusne RNK za pakovanje u nove viruse.
Replikacija virusa je složen proces za proučavanje jer uključuje dve virusne polimeraze i protein ćelije domaćina — ANP32. Zajedno, ova tri proteina formiraju kompleks za replikaciju, molekularnu mašinu koja vrši replikaciju. ANP32 je poznat kao „šaperon“, što znači da deluje kao stabilizator za određene ćelijske proteine. To može da uradi zahvaljujući ključnoj strukturi – svom dugom kiselom repu. Godine 2015. otkriveno je da je ANP32 kritičan za replikaciju virusa gripa, ali njegova funkcija nije u potpunosti shvaćena.
Rezultati nove studije, objavljene u časopisu Nature Communications, pokazuju da ANP32 deluje kao most između dve virusne polimeraze – nazvane replikaza i enkapsidaza. Imena odražavaju dve različite konformacije koje su preuzele polimeraze za obavljanje dve različite funkcije — stvaranje kopija virusne RNK (replikaze) i pakovanje kopije unutar zaštitnog premaza uz pomoć ANP32 (enkapsidaze).
Preko svog repa, ANP32 deluje kao stabilizator kompleksa replikacije, omogućavajući mu da se formira unutar ćelije domaćina. Zanimljivo je da se rep ANP32 razlikuje između ptica i sisara, iako je jezgro proteina i dalje veoma slično. Ova biološka razlika objašnjava zašto se virus ptičjeg gripa ne replicira lako kod sisara i ljudi.
„Ključna razlika između ptičjeg i ljudskog ANP32 je umetanje 33 aminokiseline u rep ptica, a polimeraza se mora prilagoditi ovoj razlici“, objasnio je Benoit Arragain, postdoktorski saradnik u Cusack grupi i prvi autor publikacije. . „Da bi se polimeraza prilagođena pticama replicirala u ljudskim ćelijama, mora steći određene mutacije da bi mogla da koristi ljudski ANP32.
Da bi bolje razumeli ovaj proces, Arragain i njegovi saradnici su dobili strukturu konformacija replikaze i enkapsidaze polimeraze ptičjeg gripa prilagođene ljudima (iz soja H7N9) dok su bili u interakciji sa ljudskim ANP32. Ova struktura daje detaljne informacije o tome koje su aminokiseline važne u formiranju kompleksa replikacije i koje mutacije mogu omogućiti polimerazi ptičjeg gripa da se prilagodi ćelijama sisara.
Da bi dobio ove rezultate, Arragain je izvršio in vitro eksperimente u EMBL Grenobleu, koristeći Eukariotic Ekpression Faciliti, ISBG biofizičku platformu i platformu za krio-elektronsku mikroskopiju dostupnu preko Partnerstva za strukturnu biologiju.
„Takođe smo sarađivali sa grupom Naffakh na Institutu Pasteur, koja je sprovela ćelijske eksperimente“, dodao je Arragain. „Pored toga, dobili smo strukturu kompleksa replikacije gripa tipa B kod ljudi, koja je slična onoj kod gripa A. Ćelijski eksperimenti su potvrdili naše strukturne podatke.“
Ovi novi uvidi u kompleks replikacije gripa mogu se koristiti za proučavanje mutacija polimeraze u drugim sličnim sojevima virusa ptičjeg gripa. Stoga je moguće koristiti strukturu dobijenu od soja H7N9 i prilagoditi je drugim sojevima kao što je H5N1.
„Pretnju od nove pandemije izazvane visoko patogenim sojevima ptičijeg gripa prilagođenim ljudima sa visokom stopom smrtnosti treba shvatiti ozbiljno“, rekao je Stiven Kjuzak, viši naučnik EMBL Grenobla koji je vodio studiju i proučava viruse gripa već 30 godina. godine.
„Jedan od ključnih odgovora na ovu pretnju uključuje praćenje mutacija u virusu na terenu. Poznavanje ove strukture omogućava nam da tumačimo ove mutacije i procenimo da li je soj na putu adaptacije da inficira i prenosi između sisara.“
Ovi rezultati su takođe korisni u dugoročnoj perspektivi razvoja lekova protiv gripa, pošto ne postoje postojeći lekovi koji ciljaju specifično na kompleks replikacije. „Ali to je samo početak“, rekao je Kjuzak. „Ono što želimo sledeće da uradimo je da razumemo kako kompleks replikacije funkcioniše dinamički, drugim rečima, da saznamo detaljnije kako aktivno obavlja replikaciju.“
Grupa je već uspešno sprovela slične studije o ulozi polimeraze gripa u procesu transkripcije virusa.
