2023 מְחַבֵּר: Bailey Leapman | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-20 22:47
WEST LAFAYETTE, הודו - כמו סרבנים על עקבותיה של משפחת גנבים, מדענים תפסו פולש ויראלי נוסף בפעולה, וחושפים כיצד שני וירוסים קשורים משתמשים באסטרטגיות דומות אך שונות כדי להיכנס לתאים.
קבוצת מחקר מאוניברסיטת פרדו ומאוניברסיטת סטייט של ניו יורק בסטוני ברוק ניתחה בפירוט מולקולרי כיצד נגיף הפוליו מקיים אינטראקציה עם תא כדי להיכנס. לאחר מכן השוותה הקבוצה את הטקטיקות של הנגיף לאלה של נגיפי רינו-אנושיים, נגיפי הצטננות שדומים בגודלם ובמבנהם לנגיף הפוליו. שני הנגיפים שייכים למשפחה הנקראת picornaviruses.
למרות ששני סוגי הנגיפים האלה משתמשים בקולטנים שונים כדי להיכנס לתא, המדענים גילו שלקולטנים יש "טביעת רגל" דומה והם מקיימים אינטראקציה עם הנגיף באתרים דומים על מעטפת הנגיף, אומר מייקל רוסמן, שהוא הפרופסור המובהק של הנלי למדעי ביולוגיה בפורדו.
"לכל אחד לנגיפי רינו ולנגיפי פוליו יש קונכיות המכילות חריצים או קניונים עמוקים, וזהו האתר שבו מתרחשת הקישור", אומר רוסמן. "למעשה, אתר זה עשוי להיות טריגר לתחילת שלב ביטול הציפוי הבא הנדרש לזיהום ויראלי."
על ידי השוואת התהליכים שבהם משתמשים רינו-וירוסים ונגיפי פוליו, מדענים יכולים לראשונה לתאר בפירוט מולקולרי את התהליך שבו וירוס נצמד באופן סלקטיבי לקולטן המסוים שלו. הממצאים מספקים גם תובנות חדשות לגבי מה מבדיל וירוס אחד למשנהו, והם עשויים להציע דרכים לפיתוח תרופות המונעות מחלות הנגרמות על ידי פתוגנים ויראליים.
"הספציפיות היא המפתח לאפשר לנגיף להיכנס לתא", אומר רוסמן. "וירוס והקולטן שלו חייבים להיות משלים מושלמים, כמו מנעול ומפתח, על מנת שיתרחש זיהום."
פרטי המחקר נמצאים בגיליון 4 בינואר של כתב העת Proceedings of the National Academy of Sciences. תוצאות דומות נמצאו על ידי צוות אחר של חוקרים מהמכונים הלאומיים לבריאות, אוניברסיטת קולומביה ובית הספר לרפואה של הרווארד, והן מופיעות באותו גיליון של כתב העת.
נגיפי פוליו גורמים לפוליומיאליטיס, מחלה אנושית הפוגעת במערכת העצבים המרכזית, פוגעת או הורסת את תאי העצב השולטים בשרירים. למרות שפותחו חיסונים יעילים נגד וירוסי פוליו, למדענים לא הייתה הבנה ברורה כיצד נגיפים אלו מחוברים למולקולות בתא, הנקראות קולטנים, כדי ליזום זיהום.
באמצעות מיקרוסקופיה קריו-אלקטרונים ברזולוציה גבוהה וטכניקות שחזור תמונה תלת מימדית, המדענים הצליחו להשיג את התמונה התלת מימדית הראשונה של האופן שבו פוליו-וירוס 1, אחד משלושת סוגי נגיף הפוליו, נקשר לקולטן - מולקולה בשם CD155 - על התא.
CD155 הוא אחד ממאות סוגי קולטנים שנמצאים על תא, וכל תא עשוי להכיל אלפי קולטנים אלו על הממברנה שלו. למרות שהקולטנים התאיים נועדו לבצע תהליכים כימיים ספציפיים עבור התא, וירוסים פיתחו דרכים להשתמש בהם כדי להיכנס לתאים.
קולטן CD155 מורכב מחלבון בודד והוא מעוצב בדומה לרגל המחולקת לשלושה מקטעים, הנקראים תחומים, המשתרעים מ"ירך" שחודרת אל הממברנה התאית. הקבוצה של רוסמן קבעה שהנגיף נצמד לאתר על הקולטן שנמצא בקצה ה"רגל" של המולקולה.
לאחר מכן השוו את טביעת הרגל לזו של הקולטן ICAM-1, המשמש רינו-וירוסים רבים כדי להדביק תאים, מה שגורם להצטננות בבני אדם. הקבוצה של רוסמן הפכה לראשונה שבנתה תמונה תלת מימדית של נגיף הצטננות אנושי ב-1986, ומאז היא ניתחה את המבנים של מספר נגיפי הצטננות המחוברים למולקולות ICAM.
"למרות שהקולטן CD155 דומה במבנהו לקולטן ה-ICAM, ונקשר לאתר דומה בקניון הנגיף, ישנם הבדלים ברורים באופן שבו הקולטנים נקשרים ומתיישרים לווירוסים הללו, " אומר רוסמן.
לדוגמה, הקולטן הארוך והדק ל-CD155 נקשר על ידי הזרמת קצהו לתוך הקניון כשחלק מהקולטן מונח גס על פני הווירוס. הקולטן של ICAM, לעומת זאת, נקשר ומקרין החוצה מהנגיף, אומר רוסמן.
בנוסף, שני הקולטנים מכילים גם "שאריות" שונות – יחידות פחמימות הדבוקות בחלק החיצוני של הקולטן – שעשויות לאפשר לנגיפים לזהות את הקולטנים הנלווים שלהם.
"הנגיפים האלה התפתחו כדי לזהות מולקולות על קולטן התא שמתאימות בדיוק להם, ועכשיו אנחנו יכולים לראות את הסיבה לכך", הוא אומר.
המחקר גם מראה שכאשר הקולטנים ננעלים לאתרי הקישור הספציפיים שלהם, הנגיפים נקשרים לקולטן ויוצרים קומפלקס יחיד. שלב זה עשוי להפעיל את התהליך שגורם לשינויים מבניים בנגיף הדרושים לכניסה לתאים, אומר רוסמן.
המחקר מומן על ידי המכון הלאומי לבריאות, הקרן הלאומית למדע ו-Purdue.
