Virus chřipky je snadno přenositelný patogen, který velmi často mutuje. Jedním z důvodů, proč je chřipka tak úspěšnou nemocí je fakt, že se velké množství lidí stále nenechává každoročně očkovat. V současné době je proočkováno pouze 5-6 % populace Česka. Chřipka a onemocnění s chřipkou spojená způsobují ročně až 640 000 úmrtí. Přestože máme k dispozici účinné očkování (které je nutné každoročně opakovat právě z důvodu velmi častého vzniku nových mutací viru), virostatika zůstávají nenahraditelným nástrojem v boji proti tomuto nebezpečnému viru.
Jak infekce virem chřipky probíhá?
Virus chřipky je několik molekul RNA obalených v kapsidě, která RNA chrání a umožňuje přichycení viru a jeho proniknutí dovnitř hostitelské buňky. Virus po přisednutí na hostitelskou buňku změní její nastavení a donutí ji vyrábět jeho další kopie. RNA, představující kód pro tvorbu proteinů nezbytných pro vytvoření virové kapsidy a průniku do buňky, je vypuštěna do buňky a putuje do jejího jádra. Zde je RNA zmnožena enzymem RNA polymerázy. Pak může být část RNA využita jako návod pro ribozomy – buněčné továrny, které podle něj vyrobí veškeré nástroje, které virová RNA kóduje. Ty pak vytvoří nové kapsidy, do kterých zabalí zkopírovanou RNA chřipky. Postupně viry buňku zcela vyčerpají, zabijí a vyráží opakovat svůj cyklus do dalších hostitelských buněk.
Virostatika cílí nejčastěji na tři nenahraditelné proteiny v arzenálu chřipky. Jedním je enzym neuramidáza, která pomáhá viru proniknout hlenem až k buňkám, napomáhá vstupu viru do buňky a umožňuje uvolňování viru z hostitelské buňky. Dalším je transmembránový protonový kanál M2, který je pomocí pH schopný rozeznat, ve které části buňky se virus nachází a podle toho řídit jeho cyklus. Třetím je endonukleázová doména RNA polymerázy, na kterou se zaměřil tým prof. Jana Konvalinky z ÚOCHAB.
RNA-dependentní RNA polymeráza (polymeráza vytvářející RNA kopírováním vzorové RNA), kterou virus chřipky využívá, se skládá z několika částí – podjednotek. Každá z nich je nezbytná jak pro množení virové RNA, tak pro virovou transkripci – přepis kódu z RNA do virových proteinů. A právě spolupráci těchto dvou podjednotek, konkrétně polymerase acidic (PA) podjednotky a polymerase basic 1 (PB1) podjednotky se nyní podařilo inhibovat novou látkou.
Proteiny jsou spolu schopny interagovat na základě „mechanismu zámku a klíče“. RNA polymeráza pro svou funkci potřebuje, aby se její podjednotky podle potřeby spojovaly a rozpojovaly právě na základě toho, že do sebe mohou pasovat. Doktorandka, Kateřina Radilová, a její kolegové podrobně prozkoumali, které části proteinu jsou pro tuto interakci klíčové. Díky tomu byli schopni navrhnout peptid (krátký řetězec aminokyselin), který může na klíčovou část PA podjednotky pasovat také, a to dokonce s vyšší afinitou – schopností vázat se. Když na PA podjednotku virové RNA polymerázy tento peptid (nazvaný PB1-19) nasedne, druhá podjednotka virového enzymu se tam už nevejde. Interakce mezi těmito dvěma podjednotkami je přerušena, „klíč“ už do „zámku“ nepasuje. A virus se nemůže množit ani nutit buňku, aby mu vyráběla jeho proteiny.
Pro přesnou identifikaci umístění inhibitoru PB1-19 na PA podjednotce RNA polymerázy a změny jejího tvaru použil tým, ve spolupráci s Jiřím Bryndou, metodu rentgenové krystalografie. Virový enzym s navázaným inhibitorem byl přeměněn na krystal a pomocí rentgenového záření byl podrobně zobrazen způsob, jakým se inhibitor váže ke svému cíli.
Samotným vytvořením inhibitoru virové RNA polymerázy to ale nekončí. Pokud bychom chtěli, aby bylo možné inhibitor viru chřipky použít, musíme ho dostat do buňky, která byla virem chřipky napadena. To je celkem dlouhá cesta. Potenciální léčivo musí nějak vstoupit do těla, kde ho čeká spousta překážek. Stabilita inhibitoru PB-19 byla otestována v lidské plazmě. Bohužel byla degradována. Naše tělo by ho tedy samo zničilo dříve, než by se mohl dostat k virům. Z tohoto důvodu vědci tento peptid chemicky zformovali do tzv. bicyklu. Peptid byl upraven tak, aby se mimo buňku, kde mu hrozí likvidace, sbalil do struktury dvou kruhů. V této konformaci je léčivo chráněno před degradací. Po svém vstupu do buňky se rozbalí, a je schopno zablokovat další šíření viru.
Musí být provedeno ještě velké množství testů, než bude možné využívat tento inhibitor v praxi. Jde o látku s velkým potenciálem, která by mohla významně zvýšit náš arzenál zbraní proti viru chřipky.
Zdroje:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.201610888
https://koronavirus.mzcr.cz/ministr-zdravotnictvi-apeluje-ockujte-se-proti-sezonni-chripce/
Foto: Arek Socha, Pixabay
Více z medicíny na CZECHSIGHT:
Zuzana Osifová
Vendula Lužná
Vstup do diskuze