Vedci odhalili slabé miesto patogénu, čo môže zlepšiť možnosti liečby pri rezistentných infekciách
Pokrok v pochopení toho, ako vírusy manipulujú bunkovými mechanizmami na replikáciu svojho genetického materiálu, má kľúčový význam pre vývoj antivírusových terapií.
V prípade rodiny herpesvírusov, ktoré spôsobujú chronické infekcie a periodické recidívy, ako je opar, sa objavili kmeňe odolné voči tradičným metódam liečby, čo podnietilo hľadanie nových terapeutických cieľov.
Medzi najnovšie stratégie patria inhibítory helikázy-primázy, trieda zlúčenín, ktoré pôsobia na enzýmy potrebné na replikáciu DNA týchto patogénov v bunkách infikovaných ľudí.
Nedávno publikovaná štúdia v časopise Cell podrobne opisuje štruktúru a mechanizmus pôsobenia týchto liekov na vírus herpes simplex typu 1 (HSV-1), ktorý spôsobuje hlavne herpes na perách, ale môže viesť k zápalu mozgu.
V práci, ktorú vedú vedci z Blavatnikovho inštitútu pri Lekárskej fakulte Harvardskej univerzity, sa používajú metódy štrukturálnej biológie a biofyziky, aby sa zistilo, ako tieto zložky zastavujú replikáciu vírusu, a aby sa určili molekulárne základy, ktoré určujú ich selektivitu a terapeutický potenciál.
Ako antivírusové lieky zastavujú rozmnožovanie herpesvírusu?
Výskum poskytol veľmi presné obrazy proteínov herpesvírusu typu 1, ktoré umožňujú vírusu kopírovať svoju DNA.
Výskumníci ich získali pomocou metódy nazývanej kryoelektrónová mikroskopia, ktorá umožňuje pozorovať molekuly s veľmi vysokým rozlíšením pri použití extrémne nízkych teplôt.
Tento nástroj umožňuje vidieť štruktúru proteínov takmer ako trojrozmerné obrazy. V tomto prípade bola táto metóda základná, pretože nové lieky, nazývané inhibítory helikázy-primázy, udržujú štruktúru vírusu v pevnej polohe, čo umožnilo analyzovať túto interakciu s veľkým detailom.
Podľa štúdie fungujú tak, že spôsobujú, že proteíny zodpovedné za rozmotávanie DNA vírusu sa zaseknú a nepohybujú sa. To znamená, že sa pripájajú k molekulám a neumožňujú im nadobudnúť formu potrebnú na fungovanie. Vírus tak stráca schopnosť kopírovať svoju genetickú informáciu a nemôže sa množiť.
Analýza tiež určila presné miesto, kde sa lieky viažu na proteíny vírusu. Autori vysvetľujú, že táto oblasť je zvyčajne veľmi podobná u rôznych herpesvírusov, ale existujú malé rozdiely, kvôli ktorým lieky nefungujú vo všetkých prípadoch rovnako. Okrem toho si všimli, že niektoré zmeny alebo mutácie v tejto oblasti môžu viesť k rezistencii voči liečbe, čo už bolo zaznamenané v iných štúdiách.
Aké metódy umožnili dešifrovať mechanizmus pôsobenia inhibítorov?
Aby dospela k týmto záverom, výskumná skupina získala proteíny vírusu, ktoré vyrobila v bunkách cicavcov a hmyzu.
Potom pomocou kryoelektrónovej mikroskopie získali veľmi podrobné trojrozmerné obrazy týchto molekúl. Okrem toho vedci vykonali počítačové modelovanie na predpovedanie ich správania a laboratórne testy, ktoré umožnili zmerať ich aktivitu.
Jedným z dôležitých aspektov práce bolo použitie optických pinzet, techniky, ktorá umožňuje pozorovať správanie jednotlivých molekúl v reálnom čase. Tieto experimenty ukázali, že pri pridaní inhibítorov sa proteíny zodpovedné za rozmotávanie vírusovej DNA zastavia alebo urobia pauzu, a to sa deje častejšie s rastúcim množstvom lieku.
Podľa autorov za normálnych podmienok (bez inhibítora) vírusový proteín odvíja DNA nepretržite a rýchlo.
Pri pridaní lieku sa táto rýchlosť znižuje a molekula zostáva dlhšie v zastavenom stave, až kým pri vysokej dávke lieku takmer úplne neprestane fungovať. Štúdia tiež odhalila, že určité mutácie môžu vírus urobiť odolným voči tomuto účinku, pretože umožňujú proteínu pokračovať v činnosti aj v prítomnosti inhibítora.
Okrem toho štúdia ukázala, ako sa rôzne časti vírusového mechanizmu fyzicky spájajú, aby fungovali ako jeden celok, čo je kľúčovým objavom pre pochopenie toho, ako sa vírus skladá.
Nové možnosti boja proti vírusovej rezistencii
Výsledky štúdie pomáhajú pochopiť, prečo sú tieto lieky schopné presne zaútočiť na vírus, a vysvetľujú, ako môže vírus vyvinúť rezistenciu. Získané obrázky ukazujú detaily, ktoré budú užitočné pri vývoji nových liekov, pretože teraz je známe, ktoré časti proteínov sa menia od jedného typu herpesvírusu k druhému. V budúcnosti tak bude možné vyvinúť liečebné metódy, ktoré budú účinné proti väčšiemu počtu variantov.
V článku sa uvádza, že analyzované štruktúry sú dôležitým základom pre vývoj selektívnejších liekov a pre pochopenie mechanizmu, ktorý vírus používa na kopírovanie svojej DNA. Výskumníci zdôrazňujú, že tieto inhibítory neovplyvňujú základnú funkciu vírusovej polymerázy, jedného z kľúčových enzýmov vírusu, na rozdiel od tradičných metód liečby. To môže byť výhodou, pretože sa znižuje pravdepodobnosť vedľajších účinkov alebo krížovej rezistencie medzi liekmi.
Okrem toho sa v priebehu štúdie zistilo presné miesto spojenia proteínov, ktoré rozpletajú a kopírujú DNA vírusu – toto spojenie závisí od malej sekvencie nazývanej FYNPYL.
To otvára možnosť vytvorenia nových liekov, ktoré blokujú toto spojenie a prerušujú proces potrebný na rozmnožovanie vírusu. Autori dospeli k záveru, že podrobné pochopenie interakcie týchto proteínov pomôže vytvoriť účinnejšie terapie, najmä proti vírusom, ktoré už nereagujú na bežné metódy liečby.
