Tím vedcov pod vedením Roberta Váchu skombinoval svoje know-how v odbore virológie a počítačových simulácií a podarilo sa im popísať, ako prebieha uvoľňovanie genetickej informácie z vírusových častíc.
Objasnili hneď niekoľko spôsobov uvoľňovania vírusového genómu a dokázali určiť, ako vlastnosti vírusových častíc určujú spôsob uvoľňovania. Výsledky ich výskumu uverejnil odborný časopis Americkej chemickej spoločnosti (American Chemical Society) ACS Nano. Informoval o tom inštitút na svojej stránke.
Keď vírus zaútočí
Ako ďalej uviedla tlačová hovorkyňa inštitútu CEITEC Ester Jarour, dnes myslíme na vírusy takmer denne. „Zaujímame sa najmä však o symptómy vírusových infekcií, ktoré nás trápia, keď máme chrípku, nádchu alebo napríklad Covid-19. Vedci sa ale najviac zaujímajú o to, čo sa deje v našom organizme, keď vírus zaútočí. Keď potrebujeme poraziť nepriateľa, musíme presne vedieť, akým spôsobom útočí,“ objasnila na vebe institútu.
Na bunkovej úrovni sa vírusová infekcia prejavuje, podľa vedcov z Masarykovej univerzity, množením vírusu v napadnutých bunkách, ich smrťou a následnou infekciou zdravých buniek.
„Na začiatku vírusovej infekcie musia vírusy najprv preniknúť do buniek a v nich uvoľniť svoju genetickú informáciu. Výskumný tím z centra CEITEC sa zameral na popis priebehu uvoľňovania genetickej informácie (genómu/RNA) z vírusových častíc a na to, ako vlastnosti vírusových častíc určujú spôsob uvoľňovania,“ ozrejmila Ester Jarour.
Doteraz známe experimentálne zachytené štruktúry tohto procesu naznačovali, podľa nej, rôzne spôsoby uvoľňovania genómu z vírusu. Nebolo však jasné, prečo rôzne vírusy uvoľňujú svoj genóm rôznymi spôsobmi a akými mechanizmami to dosahujú.
Kapsidy
Vedci najskôr predpokladali, že vírusová genetická informácia uniká pomaly cez medzery v ochrannom obale zvanom vírusové vrecko. Avšak existujú aj kapsidy bez medzier, ktoré napriek tomu umožňujú uvoľnenie genetickej informácie.
(pozn. red. kapsida je bielkovinové puzdro vírusovej častice, ktoré obklopuje vírusovú nukleovú kyselinu, prípadne aj niektoré vírusové proteíny. Kapsida má ochrannú funkciu a spravidla zaniká, akonáhle vírus dosiahne hostiteľskú bunku a začne sa v nej replikovať)
„Naše nedávne výsledky ukázali, že vírusové kapsidy sa môžu roztvoriť, a genóm by tak mohol unikať rýchlo. V našej štúdii sme ukázali, že obe cesty sú možné a podarilo sa nám objasniť, ako fyzikálne vlastnosti kapsidy určia, ktorý zo spôsobov uvoľňovania genómu z vírusu bude ten hlavný,“ priblížil na stránke CEITEC prvý autor štúdie Lukáš Sukeník z výskumnej skupiny Roberta Váchu.
Ako doplnil Robert Vácha, ak pochopia, ako sa genóm uvoľňuje z vírusu na molekulárnej úrovni, môžu iné výskumné tímy tento poznatok využiť na vývoj antivirotík. Napríklad takých, ktoré by prichytením na vírusovú kapsidu zabránili alebo sťažili uvoľnenie vírusového genómu do buniek.
„Navyše je možné tieto znalosti využiť aj pri cielenej doprave nových liečiv do buniek pomocou vreciek podobných vírusom, ktoré by mohli zvýšiť účinnosť liečiva a zároveň znížiť jeho vedľajšie účinky,“ spresnil význam svojho objavu pre spoločnosť.
Pomohol elektrónový mikroskop
Tieto poznatky získal výskumný tím vďaka kombinácii počítačových simulácií a technológie kryo-elektrónovej mikroskopie. Výskumná skupina Pavla Plevky zabezpečila pomocou elektrónového mikroskopu unikátne snímky vírusov presne v momente úniku ich genómu.
„Elektrónové mikroskopy však nedokážu zachytiť dynamiku uvoľnenia genómu z vírusu,“ dodal štruktúrny virológ Pavel Plevka, ktorého výskumná skupina sa na objave podieľala.
„Preto sme vyvinuli nový počítačový model vírusu na základe štruktúr určených elektrónovou mikroskopiou. Následné simulácie uvoľnenia genómu doplnili snímky z elektrónového mikroskopu o časový priebeh, a navyše odhalili možné spôsoby otvorenia vírusového vrecka. Vďaka zmenám v modeli kapsidy sme určili vplyv rôznych fyzikálnych vlastností kapsidy na spôsob úniku genetickej informácie,“ zhrnul na stránke CEITEC Robert Vácha.
Výskum bol financovaný Grantovou agentúrou Českej republiky a projektmi podporovanými Ministerstvom školstva, mládeže a telovýchovy.