Koronawirusy przejmują kontrolę nad błonami komórek. Naukowcy chcą zablokować ten proces
Finansowany przez DFG projekt ma wyjaśnić molekularne mechanizmy przebudowy błon komórkowych przez koronawirusy podczas ich namnażania.
Koronawirusy potrafią przeprogramować wnętrze zakażonej komórki, tworząc wyspecjalizowane struktury, w których bezpiecznie kopiują swój materiał genetyczny. Naukowcy z Justus-Liebig-Universität Gießen otrzymali finansowanie Deutsche Forschungsgemeinschaft na badania mechanizmów odpowiedzialnych za przebudowę błon komórkowych podczas infekcji. Wyniki projektu mogą pomóc w identyfikacji nowych celów terapeutycznych przeciwko koronawirusom.
W artykule:
- Jak koronawirusy tworzą organelle replikacyjne.
- Dlaczego przebudowa błon komórkowych jest kluczowa dla namnażania wirusa.
- Na czym będzie polegał nowy projekt badawczy finansowany przez DFG.
- Jakie technologie zostaną wykorzystane do analizy interakcji wirus–gospodarz.
- Dlaczego lipidy odgrywają istotną rolę w cyklu życiowym koronawirusów.
- Jak odkrycia mogą przyczynić się do opracowania nowych terapii przeciwwirusowych.
Koronawirusy należą do grupy wirusów RNA, które podczas zakażenia nie wykorzystują jedynie istniejących struktur komórki gospodarza. Aktywnie przebudowują jej błony wewnętrzne, tworząc wyspecjalizowane przedziały komórkowe określane jako organelle replikacyjne (replication organelles, RO). To właśnie w tych strukturach zachodzi kopiowanie materiału genetycznego wirusa oraz synteza kolejnych cząstek wirusowych.
Koronawirusy wykorzystują białka niestrukturalne do przebudowy błon retikulum endoplazmatycznego. Powstające podwójne pęcherzyki błonowe (double-membrane vesicles, DMVs) tworzą odizolowane środowisko sprzyjające replikacji RNA wirusa i częściowo chroniące go przed wykryciem przez mechanizmy odporności wrodzonej komórki.
Takie „fabryki namnażania” stanowią odizolowane obszary cytoplazmy, w których wirus może powielać swój genom stosunkowo niezależnie od pozostałych procesów zachodzących w komórce. Pomimo intensywnych badań prowadzonych po pandemii COVID-19 wiele mechanizmów odpowiedzialnych za powstawanie tych struktur pozostaje nadal niewyjaśnionych.
Nowy projekt ma wyjaśnić, jak wirus przebudowuje błony komórkowe
Odpowiedzi na te pytania poszuka interdyscyplinarny zespół naukowców z Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU), realizujący projekt zatytułowany „Regulacja miejsc kontaktu błon wirus–gospodarz podczas tworzenia organelli replikacyjnych oraz przebudowy układu błon śródkomórkowych w komórkach zakażonych koronawirusami”.
Projekt prowadzą prof. Michael Kracht z Rudolf-Buchheim-Institut für Pharmakologie oraz dr Christin Müller-Ruttloff z Institut für Medizinische Virologie.
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) przeznaczyła na realizację projektu około 530 tys. euro. Celem badań jest poznanie mechanizmów komórkowych odpowiedzialnych za powstawanie organelli replikacyjnych oraz identyfikacja procesów, które w przyszłości mogłyby stać się celem nowych terapii przeciwwirusowych.
Genomika, proteomika i biologia komórki w badaniach nad infekcją
Zespół prof. Krachta skoncentruje się na analizie regulacji miejsc kontaktu pomiędzy błonami komórkowymi podczas odpowiedzi komórki gospodarza na zakażenie. Badania będą prowadzone z wykorzystaniem nowoczesnych metod genomiki, proteomiki oraz biologii komórki.
Lepsze poznanie cząsteczek i szlaków sygnałowych zaangażowanych w przebudowę błon może umożliwić opracowanie strategii ograniczających namnażanie koronawirusów bez bezpośredniego oddziaływania na ich materiał genetyczny.
Terapie ukierunkowane na procesy komórki gospodarza są postrzegane jako jedna z potencjalnych metod ograniczania ryzyka powstawania oporności wirusów na leki przeciwwirusowe.
Badacze podkreślają również, że projekt jest efektem wieloletniej współpracy pomiędzy instytutami farmakologii i wirusologii, a uzyskane finansowanie pozwoli na dalsze rozwijanie interdyscyplinarnych badań nad biologią koronawirusów.
Badania nad lipidami mogą wskazać nowe cele terapeutyczne
Dr Christin Müller-Ruttloff została niedawno wyróżniona przez American Society for Microbiology jako jedna z inicjatywy New Voices in Virology. Spośród ponad 275 zgłoszeń wybrano grupę młodych naukowców, którzy przygotowali przeglądowe publikacje dotyczące najważniejszych współczesnych zagadnień wirusologii dla Journal of Virology.
Jej artykuł koncentruje się na lipidach – podstawowych składnikach błon komórkowych – oraz ich funkcjach podczas cyklu replikacyjnego koronawirusów. Publikacja analizuje, w jaki sposób wirusy wykorzystują metabolizm lipidów oraz architekturę błon do budowy organelli replikacyjnych.
Lipidy nie pełnią wyłącznie funkcji budulcowej. Regulują również sygnalizację komórkową, krzywiznę błon oraz powstawanie wyspecjalizowanych domen błonowych, które mogą być wykorzystywane przez wirusy podczas zakażenia.
Tematyka ta bezpośrednio wpisuje się w cele nowego projektu badawczego, który ma szczegółowo wyjaśnić molekularne podstawy interakcji pomiędzy koronawirusami a błonami komórek gospodarza.
Znaczenie badań wykracza poza SARS-CoV-2
Choć pandemia COVID-19 znacząco przyspieszyła badania nad koronawirusami, mechanizmy odpowiedzialne za przebudowę błon komórkowych są wspólne dla wielu przedstawicieli tej rodziny wirusów. Ich poznanie może ułatwić opracowanie leków o szerokim spektrum działania przeciwko obecnym oraz przyszłym koronawirusom mogącym stanowić zagrożenie epidemiologiczne.
Jednocześnie lepsze zrozumienie biologii organelli replikacyjnych może dostarczyć nowych informacji dotyczących ogólnych mechanizmów organizacji błon komórkowych oraz odpowiedzi komórek na zakażenia wirusowe.
Źródło: Journal of Virology, Behind the membranous curtain–lipid dynamics and functions in coronaviral replication.
DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.01753-25
