Sdílet
13. prosince 2021
Tým vědců pod vedením Roberta Váchy z institutu CEITEC Masarykovy univerzity (MU) si připisuje na své konto další důležitý objev. Vědci zkombinovali své know-how v oboru virologie a počítačových simulací a podařilo se jim popsat, jak probíhá uvolňování genetické informace z virových částic. Objasnili hned několik způsobů uvolňování virového genomu a dokázali určit, jak vlastnosti virových částic určují způsob uvolňování. Výsledky jejich výzkumu uveřejnil odborný časopis Americké chemické společnosti (American Chemical Society) ACS Nano (IF 15.8).
V dnešní době myslíme na viry téměř denně. Zajímáme se ale zejména o symptomy virových infekcí, které nás trápí, když máme chřipku, rýmu nebo třeba covid-19. Vědci se ale nejvíce zajímají o to, co se děje v našem těle, když vir zaútočí. Když potřebujeme porazit nepřítele, musíme přesně vědět, jakým způsobem útočí. Na buněčné úrovní se virová infekce projevuje množením viru v napadených buňkách, jejich smrtí a následnou infekcí zdravých buněk. Pro začátek virové infekce musí viry nejprve proniknout do buněk a v nich uvolnit svou genetickou informaci. Výzkumný tým z centra CEITEC se zaměřil na popis průběhu uvolňování genetické informace (genomu/RNA) z virových částic a na to, jak vlastnosti virových částic určují způsob uvolňování.
Experimentálně zachycené struktury tohoto procesu, které byly známy doposud, naznačovaly různé způsoby uvolňováni genomu z viru. Nebylo ale jasné, proč různé viry uvolňují svůj genom různými způsoby a jakými mechanismy toho dosahují. Z počátku vědci předpokládali, že virová genetická informace uniká pomalu skrze mezery v ochranném obalu zvaném virová kapsida. Ovšem existují i kapsidy bez mezer, které přesto umožňují uvolnění genetické informace. „Naše nedávné výsledky ukázaly, že virové kapsidy se mohou rozevřít, a genom by tak mohl unikat rychle. V této publikaci jsme ukázali, že obě cesty jsou možné a podařilo se nám objasnit, jak fyzikální vlastností kapsidy určí, který ze způsobů uvolňování genomu z viru bude ten hlavní,“ popisuje první autor studie Lukáš Sukeník z výzkumné skupiny Roberta Váchy.
„Pokud pochopíme, jak se genom uvolňuje z viru na molekulární úrovni, můžou jiné výzkumné týmy tento poznatek využít k vývoji antivirotik. Například takových, které by přichycením na virovou kapsidu zabránily nebo ztížily uvolnění virového genomu do buněk. Navíc lze tyto znalosti využít i při cílené dopravě nových léčiv do buněk pomocí kapsid podobných virům, které by mohly zvýšit účinnost léčiva a zároveň snížit jeho vedlejší účinky,“ objasňuje Robert Vácha význam svého objevu pro společnost.
„Tyto poznatky získal výzkumný tým díky kombinaci počítačových simulací a technologie kryo-elektronové mikroskopie. Výzkumná skupina Pavla Plevky zajistila pomocí elektronového mikroskopu unikátní snímky virů přesně v momentu úniku jejich genomu. „Elektronové mikroskopy však nedokážou zachytit dynamiku uvolnění genomu z viru,“ vysvětluje strukturní virolog Pavel Plevka, jehož výzkumná skupina se na objevu podílela.
„Proto jsme vyvinuli nový počítačový model viru na základě struktur určených elektronovou mikroskopií. Následné simulace uvolnění genomu doplnily snímky z elektronového mikroskopu o časový průběh, a navíc odhalily různé možné způsoby otevření virové kapsidy. Díky změnám v modelu kapsidy jsme určili vliv různých fyzikálních vlastností kapsidy na způsob úniku genetické informace,“ doplňuje Robert Vácha.
Všechny simulace a jejich analýzy vedoucí k tomuto objevu provedl talentovaný doktorand Lukáš Sukeník z výzkumné skupiny Roberta Váchy. Za dalšími důležitými experimenty, které pochází z výzkumné skupiny strukturní virologie Pavla Plevky, stoji Liya Mukhamed, Michaela Procházková a Karel Škubník. Tento výzkum byl financován Grantovou agenturou České republiky a projekty podporovanými Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy.