Grupa badawcza z University of Virginia w USA, pod kierownictwem wirusologa dr Dana Engela oraz biologa strukturalnego, prof. Zygmunta Derewendy, otrzymała krystaliczną strukturę kluczowego białka biorącego udział w replikacji wirusa Eboli – domenę C-końcową nukleoproteiny NP Zaire ebolavirus. Aktualnie panująca epidemia wirusa Eboli w Zachodniej Afryce, która spowodowała śmierć około 2000 ludzi, zwróciła uwagę na potrzebę przeanalizowania i zrozumienia podstaw biologii molekularnej tego wirusa, co stanowi istotny element w procesie opracowywania szczepionek lub leków przeciwwirusowych aby leczyć oraz zapobiegać tzw. „gorączce krwotocznej”.

Kolejny element układanki

Opracowanie czwartorzędowej struktury może odpowiedzieć na pytanie w jaki sposób wirusowy nukleokapsyd jest „montowany” w zainfekowanych komórkach. Może to być także podstawą do opracowania skutecznego leku. Wirus Eboli zawiera jednoniciowe RNA, które koduje siedem różnych białek. Jedno z nich, znane jako nukleoproteina NP, potrafi wejść w interakcję z wirusowym genomem. Zespół z University of Virginia otrzymał nukleoproteinę NP przy użyciu zmodyfikowanej formy bakterii Escherichia coli jako „fabryki białek”. Pozwoliło to na zidentyfikowanie granic dwóch kulistych domen i wykrystalizowanie C-końcowej domeny rozciągającej się między resztami aminokwasowymi 641 i 739. Badanie wykazało strukturę molekularną do tej pory nieznaną wśród innych białek. Istnieje dowód, że nowo scharakteryzowana domena uczestniczy w transkrypcji i samoorganizacji nukleokapsydu wirusowego. W związku z tym, wyniki uzyskane przez grupę badawczą z USA będą użyteczne w rozszyfrowaniu dokładnie jak te różne funkcje są realizowane przez wirusa.

W komentarzu dla portalu biotechnologia.pl prof. Derewenda wyjaśnia, że „jeśli chodzi o panującą epidemię – nasza praca najprawdopodobniej nic nie pomoże. Rozpoczęliśmy ten projekt z moim kolegą wirusologiem prof. Danielem Engelem ponad rok temu. Naszym celem jest odkrycie nowych leków, które zatrzymałyby proces namnażania wirusa w zainfekowanej komórce. Pierwszym etapem badan są próby przesiewowe przy użyciu odpowiednio zmodyfikowanych szczepów drożdży, które zawierają geny kodujące białka wirusa. Taki szczep jest „chory” i rośnie słabo. Natomiast stosując biblioteki związków organicznych możemy znaleźć potencjalne inhibitory, w obecności których drożdże odzyskują „zdrowie”. Następnym etapem jest badanie oddziaływań takiego związku z tarczą białkową in vitro, i tu najlepsza jest krystalografia, która może opisać takie oddziaływania na poziomie struktury atomowej. Niestety w przypadku nukleoproteiny NP, struktura białka nie była dotąd poznana. Dlatego musieliśmy zacząć od jej wyznaczenia. I to właśnie tego etapu pracy dotyczy publikacja. Genom wirusa Eboli koduje zaledwie siedem białek – pięć z nich ma wyznaczoną strukturę, nasza praca opisuje część nukleoproteiny, jednego z dwóch jeszcze nie scharakteryzowanych białek.”

Prof. Derewenda zwraca uwagę także na innych członków swojej grupy badawczej. „Analizę krystalograficzna przeprowadziła prof. Urszula Derewenda, absolwentka chemii Uniwersytetu Łódzkiego. Ja także jestem absolwentem tej uczelni. Główną część prac badawczych wykonała przebywająca na rocznym stażu studentka Politechniki Wrocławskiej – Paulina Dziubańska. Była w USA w ramach stażu jaki organizuje program, którym mam przyjemność kierować. W programie biorą udział instytucje w USA: University of Chicago, University of Texas, Southwestern Medical Center Dallas, University of Virginia oraz Oklahoma Medical Research Foundation. W tym roku w Uczelniach tych przebywa 31 studentów z Polski – głownie ze specjalizacji biotechnologia, zarówno politechnicznych jak i uniwersyteckich. Reprezentują 12 polskich uczelni.”

Aleksandra Kowalczyk