Ученые составили карту взаимодействия вируса гриппа с клеткой человека

Исследователи из EMBL Hamburg и Лейбницевского института молекулярной фармакологии (FMP) впервые подробно описали, как вирус гриппа A перепрограммирует зараженные клетки человека. Для этого они использовали адаптированный метод сшивающей масс-спектрометрии (XL-MS), который позволяет наблюдать за взаимодействием белков внутри интактных зараженных клеток. По данным портала Phys.org, сезонный грипп ежегодно уносит до 650 000 жизней по всему миру, а 3–5 миллионов человек страдают от тяжелой формы заболевания. Вирус гриппа A стал причиной нескольких пандемий, включая испанку 1918 года. При попадании в клетку вирус высвобождает свою РНК, которая содержит инструкции для синтеза вирусных белков, перенаправляющих молекулярные механизмы клетки на производство новых вирусных частиц.

Понимание этого процесса имеет критическое значение для разработки более эффективных лекарств и вакцин. Ранее ученым приходилось разрушать клетку для изучения взаимодействий белков, что приводило к потере контекста и ложным результатам. Новая методика XL-MS, разработанная в сотрудничестве с группой Бориса Богданова и Фань Лю из FMP в Берлине, позволяет фиксировать даже кратковременные и специфичные для определенных участков клетки контакты.

Комбинируя данные XL-MS с компьютерным структурным моделированием на основе модифицированной версии AlphaFold, исследователи определили, какие вирусные и человеческие белки взаимодействуют, и предсказали, как они физически соединяются. Ян Косински, руководитель группы в EMBL Hamburg, отметил, что ключевое преимущество модифицированного AlphaFold заключается в возможности прямого ввода экспериментальных данных сшивки в модель, что особенно полезно для комплексов вирус-хозяин.

Результаты, опубликованные в журнале Nature Microbiology, выявили два ключевых механизма, с помощью которых вирус захватывает клетку. Первый механизм связан с гемагглютинином — поверхностным белком вируса, используемым для прикрепления и проникновения в клетку. Ученые проследили, как гемагглютинин перемещается по внутренней транспортной системе клетки, и обнаружили, что некоторые белки хозяина помогают вирусу правильно сворачивать и модифицировать гемагглютинин.

Второй механизм затрагивает параспеклы — крошечные каплевидные структуры в ядре клетки. Исследователи выяснили, что заражение вирусом гриппа A вызывает растворение этих органелл, высвобождая связанные с ними РНК-связывающие белки, которые вирус использует для репликации. Иулия Котова, бывший докторант группы Косински, отметила, что наблюдение растворения параспеклов во всех протестированных клеточных линиях говорит о том, что это не побочный эффект, а стратегия. Также есть данные, что параспеклы участвуют в клеточном ответе на стресс и регуляции противовирусных генов, так что их разрушение может ослаблять защиту клетки.

Работа опиралась на инфраструктуру трех учреждений: эксперименты по сшивающей масс-спектрометрии проводились в Charité в Берлине, гликопротеомный анализ — в EMBL Proteomics Core Facility, моделирование AlphaFold — на вычислительном кластере EMBL, а микроскопия — в Центре структурной системной биологии. Исследователи считают, что их подход «картографирования в контексте» может быть применен для изучения других вирусов, действующих сходным образом. Косински отметил, что, хотя точные факторы хозяина и механизмы могут различаться от вируса к вирусу, общий подход остается широко применимым. Богданов добавил, что данное исследование закладывает основу для применения методологии к вирусам с потенциальной пандемической значимостью, таким как H5N1.