نقطة ضعف مشتركة بين فيروسات شلل الأطفال ونزلات البرد

في دراسة جديدة، اكتشف الباحثون في جامعة ميريلاند نقطة ضعف مشتركة بين فيروسات شلل الأطفال ونزلات البرد، مما قد يساهم في تطوير أدوية مضادة للفيروسات.

اكتشاف نقطة ضعف مشتركة بين فيروسات شلل الأطفال ونزلات البرد

اكتشف باحثون في جامعة ميريلاند بمقاطعة بالتيمور (UMBC) خطوة حاسمة تستخدمها الفيروسات المعوية للتكاثر داخل الخلايا البشرية. النتائج التي نشرت في اتصالات الطبيعة تشرح كيف تتحكم الفيروسات المسؤولة عن أمراض مثل شلل الأطفال والتهاب الدماغ والتهاب عضلة القلب وحتى نزلات البرد في الآلات الخلوية لنسخ نفسها. ويقول العلماء إن هذا الاكتشاف يمكن أن يساعد الباحثين في النهاية على إنشاء جيل جديد من الأدوية المضادة للفيروسات القادرة على استهداف العديد من الفيروسات المعوية في وقت واحد.

كيف تتكاثر الفيروسات المعوية داخل الخلايا

قاد الدراسة ديباك كويرالا، الأستاذ المشارك في الكيمياء والكيمياء الحيوية في جامعة UMBC، إلى جانب دكتوراه حديثة. خريج نابا كريشنا داس. يساعد عملهم في الإجابة على الأسئلة القديمة حول كيفية إطلاق هذه الفيروسات للتكاثر بمجرد غزو الخلية.

يقول كويرالا: “لقد كان مختبري متحمسًا حقًا لفهم كيفية إنتاج فيروسات الحمض النووي الريبوزي (RNA) لبروتيناتها داخل الخلية ومضاعفة الجينوم الخاص بها لإنتاج المزيد من جزيئات الفيروس”. حدد العمل السابق للفريق بنية مهمة على شكل ورقة البرسيم داخل الحمض النووي الريبي (RNA) للفيروس. وتظهر الدراسة الجديدة كيف يقوم هذا الهيكل بتجنيد البروتينات اللازمة لبناء آلية تكاثر الفيروس.

تحمل الفيروسات المعوية جينومات RNA صغيرة جدًا والتي يجب أن تؤدي وظيفتين في وقت واحد. يجب على الحمض النووي الريبي الفيروسي أن يوجه إنتاج البروتينات الفيروسية بينما يعمل أيضًا كقالب لإنشاء نسخ جديدة من الفيروس.

يحتوي معظم الجينوم الفيروسي على تعليمات للبروتينات الهيكلية، ولكنه أيضًا يشفر العديد من البروتينات المتخصصة اللازمة للتكاثر. أحد أهمها هو بروتين الاندماج المسمى 3CD.

يقوم الجزء 3C بتقطيع سلاسل طويلة من الأحماض الأمينية إلى البروتينات المنفصلة التي يحتاجها الفيروس. يعمل الجزء ثلاثي الأبعاد بمثابة بوليميريز RNA، وهو إنزيم ينسخ الحمض النووي الريبي الفيروسي حتى يتمكن الفيروس من التكاثر. ولا تحتوي الخلايا البشرية بشكل طبيعي على هذا النوع من البوليميراز، مما يعني أن الفيروس يجب أن ينتج نسخته الخاصة.

يشرح كويرالا: “لقد حددنا سابقًا بنية الحمض النووي الريبي (RNA) وحده، وحددت مجموعات أخرى بنية 3C و3D، لكننا الآن قمنا بالتقاط بنية الحمض النووي الريبي (RNA) والبروتينات معًا، حتى نعرف كيف يتفاعلون”. “لقد وجدنا أن المجال 3C لـ 3CD هو الذي يرتبط بالـ RNA في الجينوم الفيروسي، ثم يقوم بتجنيد المكونات الأخرى، مثل البروتين المضيف PCBP2، لتجميع مجمع النسخ.”

ووجد الباحثون أيضًا أن هذا المركب الجزيئي يعمل مثل المفتاح. عندما يتم إرفاق 3CD، يقوم الفيروس بنسخ جينوم الحمض النووي الريبي (RNA) الخاص به. عندما ينفصل البروتين، يصبح الحمض النووي الريبوزي (RNA) متاحًا لإنتاج البروتينات الفيروسية بدلاً من ذلك.

العلماء يحلون لغزًا فيروسيًا طويل الأمد

ولفحص هذه التفاعلات بالتفصيل، استخدم الفريق علم البلورات بالأشعة السينية لتصور ورقة البرسيم RNA والبروتين 3CD معًا. واعتمدوا أيضًا على قياس السعرات الحرارية بالمعايرة (ITC)، الذي يقيس الحرارة المنبعثة عندما ترتبط الجزيئات، وقياس تداخل الطبقة الحيوية (BLI)، الذي يستخدم التغيرات في تداخل الضوء لتتبع مدة بقاء الجزيئات متصلة.

ساعدت التجارب في حسم الجدل العلمي المستمر. وأظهر الباحثون أن جزيئين كاملين 3CD، كل منهما يحمل بوليميراز الحمض النووي الريبي الخاص به، يرتبطان جنبًا إلى جنب على الحمض النووي الريبي الفيروسي. اقترحت أبحاث سابقة أن البروتينات شكلت زوجًا واحدًا مندمجًا بدلاً من ذلك.

لا يزال العلماء لا يفهمون تمامًا سبب الحاجة إلى نسختين، لكن الدراسة الجديدة تقدم صورة أوضح بكثير عن كيفية بدء عملية النسخ.

إمكانات الأدوية المضادة للفيروسات واسعة النطاق

وكانت إحدى النتائج الواعدة هي مدى تشابه الآلية في جميع الفيروسات المعوية السبعة التي تم فحصها في الدراسة. تشترك الفيروسات في هياكل أوراق البرسيم RNA المتطابقة تقريبًا وسلوك الارتباط.

يشير هذا المستوى من التشابه إلى أن بنية الحمض النووي الريبي (RNA) مهمة للغاية لبقاء الفيروس. من المحتمل أن تؤدي الطفرات الكبيرة إلى تعطيل التكاثر، مما يجعل البنية هدفًا دوائيًا محتملاً مستقرًا عبر العديد من الفيروسات المعوية.

ويقول الباحثون إن هذا يثير إمكانية تطوير أدوية مضادة للفيروسات واسعة النطاق يمكن أن تعمل ضد عائلة كاملة من الفيروسات بدلاً من عامل ممرض واحد.

يقوم العلماء بالفعل بتطوير أدوية تتداخل مع البروتينات 3C و3D، لكن النتائج الجديدة تكشف عن استراتيجية محتملة أخرى.

يقول كويرالا إن الأدوية التي تعطل نشاط 3C و3D هي قيد التطوير بالفعل، ولكن “لدينا الآن طبقة أخرى لاختبارها”. “ماذا لو استهدفنا الحمض النووي الريبوزي (RNA)، أو واجهة بروتين الحمض النووي الريبي (RNA)، بحيث نكسر التفاعل؟ هذه فرصة أخرى. الآن بعد أن أصبح لدينا هياكل عالية الدقة، يمكنك تصميم جزيئات الدواء بدقة لاستهدافها.”

يقول كويرالا إن الدراسة تسلط الضوء على مدى تعقيد الفيروسات بشكل مدهش على الرغم من صغر حجم جينوماتها.

يقول كويرالا: “الفيروسات ذكية للغاية. فجينومها بأكمله يعادل حوالي تسلسل واحد من mRNA لدى البشر، ومع ذلك فهي فعالة للغاية”. ويوضح أحدث أعماله “لماذا نحتاج إلى دراسة هذا العلم الأساسي – بحيث يمكن ترجمته إلى تطوير أدوية تستهدف مسببات الأمراض التي تسبب العديد من الأمراض الضارة”.

المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily

تسلط هذه الدراسة الضوء على أهمية البحث العلمي في فهم الفيروسات وتطوير استراتيجيات علاجية جديدة لمكافحة الأمراض الفيروسية.