Sebuah studi dari Würzburg mengungkapkan: Virus cacar telah mengembangkan strategi unik untuk berkembang biak dengan cepat setelah menginfeksi sel inang. Temuan ini mengungkap peran yang sebelumnya tidak diketahui untuk molekul terkenal dan dapat berfungsi sebagai titik awal untuk pengembangan agen antivirus baru.
Dalam masyarakat Inggris di masa lalu seorang “pendamping”, secara tradisional seorang wanita yang lebih tua, ditugaskan untuk menemani seorang wanita muda yang belum menikah untuk memastikan perilakunya yang tepat, terutama selama interaksi dengan pria, sejalan dengan norma -norma sosial saat itu. Dalam biokimia, “pendamping” juga memainkan peran perlindungan. Salah satu fungsi utama mereka adalah membantu protein yang baru disintesis dalam melipat dengan benar dan untuk mencegah rantai protein yang gagal melipat dari penggumpalan. Pengawal lain, yang dikenal sebagai “perakitan pendamping,” membantu menyatukan berbagai blok bangunan di lingkungan seluler yang padat dan mengaturnya menjadi kompleks protein besar. Tanpa fungsi -fungsi penting ini, kehidupan seperti yang kita tahu itu tidak mungkin.
Sekarang, para ilmuwan di University of Würzburg telah menemukan jenis pendamping perakitan yang sebelumnya tidak diketahui selama analisis poxvirus, dan mereka telah mendekodekan fungsinya secara rinci. Aspek unik: Ini adalah pendamping pertama yang diketahui yang tidak dibentuk oleh protein tetapi oleh asam nukleat – khususnya RNA, bahkan lebih tepatnya, tRNA atau “transfer RNA.”
Diterbitkan di Nature Struktural dan Biologi Molekuler
Studi ini dipimpin oleh tim peneliti di bawah Profesor Utz Fischer, Ketua Biokimia di Universitas Julius Maximilian Würzburg (JMU) dan anggota rekanan dari Institut Helmholtz untuk Penelitian Infeksi Berbasis RNA (HIRI). Kolaborator tambahan termasuk profesor Claudia Höbartner dan Bettina Warscheid dari Fakultas Kimia dan Farmasi JMU, serta para peneliti dari Innsbruck, Hanover, dan Chicago. Tim sekarang telah menerbitkan hasil pekerjaan mereka di jurnal Biologi Struktural dan Molekuler Alam. Temuan ini dapat berfungsi sebagai dasar untuk pengembangan obat baru terhadap poxvirus.
Peran kunci dalam ekspresi gen
“Dalam penelitian kami, kami fokus pada kompleks protein besar: yang disebut VRNAP lengkap, RNA polimerase yang ditemukan di Vaccinia, poxvirus prototipikal” Fischer menjelaskan. Enzim ini terdiri dari 15 protein dan satu molekul RNA dan memainkan peran penting dalam ekspresi gen – proses di mana informasi genetik diterjemahkan ke dalam protein.
Setiap komponen kompleks memiliki tugas khusus dalam proses ini. Salah satu faktor membantu polimerase melekat pada situs awal (promotor) gen virus, yang lain memungkinkannya untuk melepaskan dari promotor, dan yang ketiga memodifikasi RNA messenger yang baru dibentuk. “Secara keseluruhan, kompleks protein ini bertindak seperti 'unit all-in-one,'” jelas Dr. Julia Bartuli, yang memimpin bagian biokimia dari penelitian ini. Yang paling membuat saya penasaran adalah pertanyaan tentang berapa banyak protein yang dapat dirakit menjadi struktur yang sangat dipesan. Dengan kata lain: Siapa arsitek kompleks ini? “Untuk menjawab itu, kami menggabungkan pendekatan biokimia dan biologi struktural untuk mengidentifikasi setiap langkah individu,” kata ahli biokimia.
Penemuan pemain yang mengejutkan
Tim menemukan bahwa kompleks ini dibangun oleh pendamping perakitan – molekul yang mengubah strukturnya sambil melakukan tugas tertentu dan kemudian kembali ke bentuk aslinya. Yang mengejutkan mereka, mereka menemukan bahwa pendamping ini tidak terbuat dari protein tetapi RNA. “Biasanya, RNA tidak memiliki peran dalam proses semacam ini. Namun di sini tRNA duduk secara terpusat antara polimerase dan faktor -faktor terkait, memastikan kohesi dan kesiapannya untuk memulai ekspresi gen,” jelas Dr. Clemens Grimm, yang bertanggung jawab atas analisis struktural dalam penelitian ini. Eksperimen lebih lanjut tentang peran tRNA mengungkapkan bahwa tanpa itu, komponen lain dari kompleks tidak memiliki afinitas satu sama lain dan tidak akan berkumpul dengan benar sendiri. Hanya dengan bantuan tRNA mereka berkumpul bersama dalam urutan tertentu – di mana tRNA itu sendiri mengubah struktur. Ini mengunci sistem ke tempatnya dan menstabilkannya.
Pertanyaan yang tersisa adalah: Apa tujuan kompleks ini? Untuk memahami hal ini, seseorang membutuhkan pengetahuan mendalam tentang virus cacar: “Virus cacar adalah virus DNA yang tidak pernah memasuki nukleus sel yang terinfeksi. Sebaliknya, replikasi mereka terjadi sepenuhnya dalam sitoplasma. Ini berarti virus harus membawa semua yang dibutuhkan untuk memulai transkripsi dan dengan demikian replikasi sendiri,” jelas Utz Fischer. Dan itu justru peran vrnap lengkap.
Kickstartting Transcription
Kompleks ini terbentuk pada tahap akhir infeksi dan kemudian diintegrasikan ke dalam partikel virus baru. Berfungsi di sana sebagai “kickstarter untuk transkripsi.” Semua komponen penting dibundel bersama untuk memastikan awal yang lancar selama fase awal infeksi. Jadi pada dasarnya, kompleks ini berfungsi sebagai semacam “kit survival” yang memungkinkan poxvirus untuk berkembang biak dengan cepat dalam sel yang terinfeksi.
Meskipun ini adalah penelitian dasar tentang virus vaccinia, temuan ini dapat memiliki implikasi penting yang diberikan perkembangan saat ini di Afrika. Selama tiga tahun terakhir, virus MPOX telah muncul di beberapa negara, menyebabkan wabah lokal. Hubungan mereka dengan Vaccinia dibuat lebih jelas dengan nama sebelumnya: Sampai baru -baru ini, mereka dikenal sebagai “monkeypox.”
Mutasi Berbahaya pada Virus MPOX
Karena virus MPOX sejauh ini hanya menyebar melalui kontak fisik yang erat, jumlah infeksi tetap relatif rendah-tidak seperti SARS-COV-2, virus yang bertanggung jawab atas pandemi Covid-19. Namun, ini tampaknya berubah: “Di Afrika, kami mengamati bahwa virus ini bermutasi dan menemukan rute transmisi baru,” kata Utz Fischer.
Selama berabad-abad, cacar klasik- disebabkan oleh Poxvirus variola- peringkat di antara penyakit paling berbahaya. Fischer bahkan menyebutnya sebagai “pembunuh.” Pengembangan vaksin berbasis vaksini dan kampanye vaksinasi di seluruh dunia akhirnya menyebabkan pemberantasannya; Dunia telah secara resmi bebas cacar sejak 1980. Namun, sejak itu, vaksinasi telah berhenti – yang berarti virus MPOX yang bermutasi akan menghadapi generasi tanpa kekebalan. Dalam hal itu, mungkin perlu untuk mengembangkan obat -obatan dengan cepat untuk memerangi penyakit – terutama karena angka kematian relatif tinggi di antara anak -anak dan wanita hamil.
“Dalam pencarian terapi baru, temuan kami bisa sangat membantu,” Setuju Utz Fischer dan Clemens Grimm. Kompleks ini menyediakan banyak situs docking untuk inhibitor potensial dan sangat cocok untuk skrining obat – pencarian sistematis untuk senyawa obat baru.
Publikasi asli
TRNA sebagai pendamping perakitan untuk kompleks pemrosesan transkripsi makromolekul. Julia Bartuli, Stefan Jungwirth, Manisha Dixit, Takumi Okuda, Johannes Patrick Zimmermann, Matthias Erlacher, Tao Pan, Asisa Volz, Alexander Hüttenhofer, Bettina Warscheid, Claudia Höbartner, Clemens Grimm, dan Bettina Warscheid, Claudia Höbartner, Clemens Grimm dan Bettina. Biologi Struktural dan Molekuler Alam, doi: doi: 10.1038/s41594-01653-y,
