Viren verdrahten die zelluläre Maschinerie des Wirts neu, um die Virusproduktion zu maximieren

Die Molecular Virology Research Group an der Pompeu Fabra University (UPF) hat in Zusammenarbeit mit der Epitranscriptomics and RNA Dynamics Group des Centre for Genomic Regulation (CRG) einen neuen Mechanismus entdeckt, durch den Viren die Zellmaschinerie modifizieren, um die Anweisungen im Genom besser lesen zu können des eindringenden Virus und produzieren somit große Mengen an viraler Nachkommenschaft. Die Studie ist erschienen in Naturkommunikation und wurde von Juana Díez geführt.

Gene enthalten die Informationen, die für die Bildung von Proteinen, komplexen, lebensnotwendigen Molekülen, die aus Aminosäuren gebildet werden, erforderlich sind. Das Ablesen dieser Informationen erfolgt in zwei Hauptstufen, wobei die erste die Transkription ist, bei der die Information des Gens (DNA) auf ein Molekül namens Boten-RNA (mRNA) übertragen wird. mRNA besteht aus einem „Text“, der aus Nukleotidtripletts (den Buchstaben GCT, CAT usw.) besteht. Jedes Triplett entspricht einer Aminosäure. Die zweite Phase ist die Translation, bei der ein Molekül namens Transfer-RNA (tRNA) jedes Triplett erkennt und als Übersetzer fungiert, indem es die entsprechende Aminosäure mitbringt. Über diesen Prozess werden Proteine ​​aufgebaut.

Es gibt 61 Codons und 20 Aminosäuren, und so viele Tripletts codieren für dieselbe Aminosäure. Jeder Organismus verwendet vorzugsweise eines dieser Tripletts (optimales Triplett), weil er eine höhere Konzentration der tRNA hat, die dieses Triplett erkennt. Wenn also der „Text“ der mRNA mit optimalen Tripletts angereichert ist, werden die Proteine ​​schnell und effizient erzeugt, während die Effizienz der Expression abnimmt, wenn sie mit nicht optimalen Tripletts angereichert sind, da die verwandten tRNAs knapp sind.

Viren sind sehr einfach und um sich zu vermehren und ihre Proteine ​​zu exprimieren, müssen sie die Zellmaschinerie des Wirts entführen. Viren erzeugen ihre eigene mRNA in den Zellen, die sie infizieren, die letztere lesen und virale Proteine ​​erzeugen, um mehr Viren zu produzieren. Aber die mRNAs vieler Viren, einschließlich SARS-CoV-2 und Viren, die von Dengue-, Zika- und Chikungunya-Moskitos übertragen werden, sind mit nicht optimalen Tripletts angereichert und exprimieren immer noch virale Proteine ​​mit großer Wirksamkeit. „Um diesem Dilemma zu begegnen, haben wir das Chikungunya-Virus als Modell verwendet, da sich sein Genom extrem stark vermehrt“, erklären Jennifer Jungfleisch und René Böetcher, Co-Autoren der Studie.

„Unsere Ergebnisse zeigen zum ersten Mal, dass Viren die Wirts-tRNA modifizieren, um die Übersetzungsmaschinerie des Wirts an den Text der viralen mRNA anzupassen“, sagt Marc Talló, ebenfalls Co-Autor des Artikels. „Mit anderen Worten, die Virusinfektion induziert eine Sprachänderung in der Zelle, sodass sie die viralen Proteine ​​sehr effizient exprimiert. Da virale Proteine ​​​​für die Produktion von Viren unerlässlich sind, wird diese Änderung letztendlich für die Erzeugung einer hohen Anzahl von Viren verantwortlich sein.“ in der infizierten Zelle“, fügt er hinzu.

„Obwohl sich die Studie auf das Chikungunya-Virus konzentriert hat, gehen wir davon aus, dass die durch eine Virusinfektion induzierte Modifikation von tRNAs ein allgemeiner Mechanismus ist, dem viele Viren folgen“, erklärt Juana Díez, ordentliche Professorin am UPF-Department für Medizin und Biowissenschaften.

„Darüber hinaus liefern unsere Ergebnisse eine Grundlage dafür, die tRNA-Regulierung als neues und vielversprechendes therapeutisches Ziel für die Entwicklung von antiviralen Breitbandmitteln zu betrachten, die gegen mehrere Viren wirksam sind“, schließt Díez. An der Studie war auch die von Eva María Novoa am CRG koordinierte Forschungsgruppe beteiligt, und die anderen Autoren sind Gemma Pérez-Vilaró und Andres Merits (Institut für Technologie, Universität Tartu).

Bereitgestellt von der Universität Pompeu Fabra – Barcelona