По словам Эндрю Месекара, руководившего исследованием, полученные данные также имеют потенциальное применение при создании вакцин против других коронавирусов, включая MERS.
«Это первый шаг к созданию ослабленного и безопасного вируса для использования в ослабленной живой вакцине», — сказал Месекар, профессор структурной биологии рака Purdue’s Walther и профессор биологических наук и химии. «Это также может послужить молекулярной дорожной картой для проведения аналогичных исследований на других коронавирусах, таких как MERS, потому что этот фермент, по-видимому, является общим для всех вирусов в этом семействе."
Mesecar также является частью исследовательской группы, изучающей и создающей потенциальные препараты для лечения коронавируса ближневосточного респираторного синдрома, или MERS, которая недавно прибыла в Соединенные Штаты. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, в настоящее время не существует лечения или вакцины от вируса, уровень смертности от которого составляет 30 процентов.
Поскольку MERS и SARS связаны, понимание одного из них может обеспечить быстрый путь к поиску лечения или разработке вакцины для другого.
Мезекар и его команда зафиксировали молекулярную структуру ключевого фермента SARS, папаин-подобной протеазы, и показали, как она удаляет из клетки-хозяина белки убиквитин и ISG15, которые участвуют в запуске иммунного ответа.
Документ с подробным описанием работы, финансируемой Национальным институтом здравоохранения и Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний, был опубликован в журнале PLOS Pathogens 22 мая и доступен в Интернете.
«С большинством вирусов, когда клетка заражена, она посылает сигнал тревоги, запускающий иммунный ответ, который борется с инфекцией, но успешные вирусы способны обмануть иммунную систему», — сказал Месекар. "Отсекая эти два белка, SARS замыкает сигнальные пути клетки-хозяина и не позволяет ей предупреждать иммунную систему о своем присутствии. Удаляя эти белки, фермент служит биологической маскирующей системой для вируса SARS, которая позволяет ему жить и размножаться незамеченным."
По его словам, нарушение естественных сигнальных путей также приводит к тому, что инфицированная клетка не взаимодействует с окружающими ее клетками, что приводит к ответу, который в конечном итоге убивает эти клетки.
«Некоторые методы лечения предотвращают репликацию вируса и останавливают дальнейшее заражение, но это не обязательно предотвращает вредную реакцию на вирус», — сказал Месекар. "Иногда именно беспорядок в сотовой связи делает вирус смертельным."
Вспышка SARS, тяжелого острого респираторного синдрома, в 2003 году привела к сотням смертей и тысячам заболеваний, и в настоящее время лечения нет. По данным CDC, вирус может передаваться через кашель или чихание, и инфекция может быстро передаваться от человека к человеку. ТОРС распространился по двум дюжинам стран за несколько месяцев, прежде чем его удалось локализовать. В общей сложности 8098 человек во всем мире заболели и 774 умерли.
С 2004 года не было зарегистрировано случаев заболевания атипичной пневмонией.
В 2012 году Национальная программа реестра избранных агентов объявила вирус SARS избранным агентом, что означает, что он может представлять серьезную угрозу для здоровья и безопасности населения.
Помимо сокрытия вируса от иммунной системы, фермент SARS, папаин-подобная протеаза, или PLpro, также отвечает за разделение вирусного полипротеина на отдельные белки, которые необходимы для репликации вируса.
По его словам, хотя некоторые методы лечения предназначены для предотвращения репликации вирусов, исследователи, работающие над вакциной, должны сохранять эту функцию.
«Цель разработки вируса атипичной пневмонии, который можно было бы использовать в качестве вакцины, состоит в том, чтобы создать вирус, который размножается в клетках, но не способен отражать иммунный ответ организма», — сказал Мезекар. "Мы хотим, чтобы было произведено достаточно вирусных частиц, чтобы должным образом запустить иммунную систему для борьбы с настоящей инфекцией, но без того, чтобы вирус мог вызвать болезнь у вакцинированного человека."
По его словам, Мезекар и его команда сосредоточились на обнаружении частей фермента SARS PLpro, которые будут участвовать в подавлении иммунного ответа, но которые можно изменить, не влияя на репликацию вируса.
Команда использовала рентгеновскую кристаллографию, чтобы решить трехмерную структуру фермента SARS PLpro в комплексе с убиквитином. Это позволило им увидеть, как он взаимодействует с белком и какие аминокислоты участвуют в их связывании.
Затем они использовали компьютерные модели и симуляции, чтобы определить, какие аминокислоты, вероятно, участвуют в связывании ISG15. Исследователи мутировали идентифицированные аминокислоты, чтобы фермент SARS PLpro больше не мог взаимодействовать с белками клетки-хозяина.
Затем команда проверила мутантный фермент, чтобы подтвердить, что он все еще может выполнять свою роль в репликации вируса.
Помимо Mesecar, соавторами являются постдокторант Purdue Яхира М. Баез-Сантос; Киира Ратиа из Университета Иллинойса, Чикаго; и Эндрю Килиански и Сьюзен К. Бейкер из Медицинской школы Чикаго Стритч Университета Лойолы.
Месекар и его команда в настоящее время применяют свои открытия к вирусу MERS. Они показали, что фермент PLpro вируса MERS также удаляет ISG15 и убиквитин из белков клетки-хозяина и был способен кристаллизовать фермент MERS Plpro в комплексе с убиквитном и ISG15, сказал он.