Badacze z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej wykazali, że pojedyncza zmiana na początku cząsteczki RNA może znacząco wpływać na sposób, w jaki komórki uruchamiają mechanizmy odporności przeciwwirusowej. Badanie prowadzone pod kierunkiem prof. Gracjana Michlewskiego opublikowano w czasopiśmie Molecular Cell.
Jak organizm rozpoznaje zagrożenie?
Kluczową rolę w badaniu odegrało białko RIG-I, należące do pierwszej linii obrony organizmu przed infekcjami wirusowymi. Białko to rozpoznaje podejrzane cząsteczki RNA i uruchamia produkcję interferonów typu I – sygnałów alarmowych aktywujących odpowiedź immunologiczną.
- Interesuje nas, w jaki sposób komórki odróżniają nieszkodliwe, własne RNA od RNA związanego z infekcją lub stresem. To pytanie jest kluczowe dla zrozumienia obrony przeciwwirusowej, ale także dla unikania szkodliwego stanu zapalnego, gdy ten sam system obronny zostaje aktywowany w niewłaściwym momencie – mówi prof. Gracjan Michlewski.
Naukowcy sprawdzali, czy znaczenie ma pierwszy nukleotyd RNA – pierwsza „litera” budująca cząsteczkę. Porównano RNA rozpoczynające się od adenozyny (A) oraz guanozyny (G). Różnica była minimalna, ale efekty okazały się wyraźne.
Jedna zmiana może wzmacniać odporność
Badanie wykazało, że RNA zaczynające się od adenozyny silniej aktywowało mechanizmy odpornościowe niż RNA rozpoczynające się od guanozyny. Zdaniem badaczy oznacza to, że nawet bardzo subtelne różnice w budowie RNA mogą wpływać na to, jak organizm interpretuje zagrożenie wirusowe.
Naukowcy zauważyli również, że RNA rozpoczynające się od G łatwiej wiąże białka związane z GTP – cząsteczką odpowiedzialną m.in. za przekazywanie energii w komórce. To częściowo „ukrywa” RNA przed systemem alarmowym komórki i osłabia odpowiedź immunologiczną.
- Dla nas to bardzo satysfakcjonujący wynik, ponieważ pokazuje, że bardzo mała zmiana na początku cząsteczki RNA może wyraźnie wpływać na to, jak komórki rozpoznają zagrożenie. Szerzej rzecz ujmując, badanie dodaje brakujący element do naszej wiedzy o wczesnym alarmie przeciwwirusowym i o tym, dlaczego niektóre RNA wywołują silniejszą odpowiedź niż inne, dlaczego komórkowe RNA nie są rozpoznawane przez ten system, a także dlaczego niektóre wirusy mogą przez długi czas pozostać niewykryte przez nasz układ odpornościowy – podkreśla prof. Michlewski.
Odkrycie może pomóc w rozwoju terapii RNA
Badanie ma charakter podstawowy i nie dotyczy gotowego leku. Może jednak mieć znaczenie dla rozwoju nowoczesnych technologii RNA, wykorzystywanych m.in. w szczepionkach i terapiach genowych.
W przypadku terapii opartych na RNA bardzo ważne jest kontrolowanie odpowiedzi immunologicznej – czasem trzeba ją pobudzić, a czasem ograniczyć, aby uniknąć nadmiernego stanu zapalnego. Lepsze poznanie mechanizmów działania RNA może pomóc projektować cząsteczki o bardziej przewidywalnym i bezpiecznym działaniu.
Znaczenie także dla badań nad wirusami
Odkrycie może pomóc lepiej zrozumieć, dlaczego niektóre wirusy przez długi czas pozostają niewykryte przez układ odpornościowy.
- Nasze wyniki wpisują się w szerszy kierunek rozwoju biotechnologii RNA, pokazując prostą regułę, która może pomóc wyjaśniać immunogenność RNA i wspierać bezpieczniejsze, bardziej precyzyjne projektowanie cząsteczek terapeutycznych – mówi prof. Michlewski.
Subtelne różnice w budowie RNA mogły wpływać na ewolucję wirusów i mechanizmów odpornościowych przez miliony lat.
Projekt realizowano we współpracy naukowców z Polski, Niemiec i Wielkiej Brytanii. Badanie połączyło kompetencje z zakresu biologii RNA, immunologii, proteomiki oraz nowoczesnych analiz molekularnych.
Grafika przedstawia dsRNA inicjujące A lub G. Dziurka od klucza symbolizuje RIG-I, natomiast białko związane z G-RNA reprezentuje białko wiążące GTP. Strzałki wskazują silne lub słabe aktywowanie sygnalizacji, co jest czerwonym dzwonkiem alarmowym.
Czytaj też:
Sukces polskich naukowców. Nowy mechanizm zwiększa skuteczność terapii mRNACzytaj też:
Polscy naukowcy współtworzą „mapę życia”. Przełomowy projekt RNA może zmienić medycynę