Ο κορωνοϊός SARS-CoV-2 βασίζεται σε έναν ειδικό μηχανισμό για την παραγωγή πρωτεϊνών. Ομάδα της οποίας ηγήθηκαν ερευνητές του ETH Zurich ανέλυσαν σε μοριακό επίπεδο αυτή τη διαδικασία και έδειξαν ότι μπορεί να παρεμποδίζεται από χημικές ενώσεις, μειώνοντας σημαντικά την αναπαραγωγή του ιού στα μολυσμένα κύτταρα.
Ο κορωνοϊός SARS-CoV-2 βασίζεται σε έναν ειδικό μηχανισμό για την παραγωγή πρωτεϊνών. Ομάδα της οποίας ηγήθηκαν ερευνητές του ETH Zurich ανέλυσαν σε μοριακό επίπεδο αυτή τη διαδικασία και έδειξαν ότι μπορεί να παρεμποδίζεται από χημικές ενώσεις, μειώνοντας σημαντικά την αναπαραγωγή του ιού στα μολυσμένα κύτταρα.
Οι ιοί απαιτούν τους πόρους ενός μολυσμένου κυττάρου για να αναπαραχθούν και μετά να μολύνουν άλλα κύτταρα και να μεταδοθούν σε άλλα άτομα. Απαραίτητο βήμα στον κύκλο ζωής των ιών είναι η παραγωγή νέων ιικών πρωτεϊνών με βάση τις οδηγίες στο γονιδίωμα RNA του ιού. Με αυτά τα σχέδια, η μηχανή σύνθεσης πρωτεϊνών του ίδιου του κυττάρου, το ριβόσωμα, παράγει τις πρωτεΐνες του ιού.
Στην απουσία μόλυνσης ιού, το ριβόσωμα κινείται στο RNA σε συγκεκριμένα βήματα, διαβάζοντας τρία βήματα RNA τη φορά. Αυτός ο κώδικας ορίζει το σχετικό αμινοξύ που προσδένεται στην αναπτυσσόμενη πρωτεΐνη. Πολύ σπάνια- σχεδόν ποτέ- ένα ριβόσωμα προσπερνά ένα ή δύο γράμματα RNA αντί να ακολουθεί την καθιερωμένη διαδικασία. Όταν συμβαίνει κάτι τέτοιο, αποκαλείται «frameshift» και οδηγεί σε λανθασμένη ανάγνωση γενετικού κώδικα.
Αυτό δεν συμβαίνει σχεδόν ποτέ στα κύτταρά μας. Θα μπορούσε να οδηγήσει σε δυσλειτουργικές κυτταρικές πρωτεΐνες, ωστόσο συγκεκριμένοι ιοί, όπως οι κορωνοϊοί και ο HIV, βασίζονται σε ένα γεγονός frameshift για να ρυθμίζουν τα επίπεδα των ιικών πρωτεϊνών. Για παράδειγμα ο SARS-CoV-2 βασίζεται πολύ στο frameshifting που προκαλείται από ένα ασυνήθιστο «δίπλωμα» στο ιικό RNA.
Ως εκ τούτου το frameshifting είναι απαραίτητο για τον ιό μα δεν συμβαίνει ποτέ στον οργανισμό μας- και, σε αυτό το πλαίσιο, οποιαδήποτε ουσία το εμποδίζει στοχεύοντας αυτό το «δίπλωμα» RNA θα ήταν χρήσιμη κατά του ιού. Ωστόσο μέχρι τώρα δεν υπήρχαν πληροφορίες για το πώς το ιικό RNA αλληλεπιδρά με το ριβόσωμα για την προώθηση του frameshifting, κάτι που θα ήταν σημαντικό για την ανάπτυξη φαρμάκου.
Ομάδα ερευνητών από το ETH Zurich και των Πανεπιστημίων της Βέρνης, της Λωζάννης και του Κορκ, κατάφερε για πρώτη φορά να αποκαλύψει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του ιικού γονιδιώματος και του ριβοσώματος κατά το frameshifting. Τα αποτελέσματα αυτά δημοσιεύτηκαν στο Science.
Χρησιμοποιώντας εξελιγμένα βιοχημικά πειράματα, οι ερευνητές μπόρεσαν να «πιάσουν» το ριβόσωμα στο σημείο frameshifting του γονιδιώματος SARS-CoV-2. Μετά ήταν σε θέση να το μελετήσουν. Τα αποτελέσματα απέδωσαν μια μοριακή περιγραφή της διαδικασίας με λεπτομέρεια άνευ προηγουμένου, και αποκάλυψαν έναν αριθμό μη αναμενόμενων χαρακτηριστικών.
Οι ανακαλύψεις αυτές θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη φαρμάκων κατά του ιού: Προηγούμενες μελέτες είχαν δείξει πως αρκετές ενώσεις είναι σε θέση να εμποδίσουν το frameshifting σε κορωνοϊούς, ωστόσο η έρευνα αυτή παρέχει πληροφορίες για την επίδραση αυτών των ενώσεων στον SARS-CoV-2 σε μολυσμένα κύτταρα.
Στα πειράματα που έγιναν η αναπαραγωγή ιού μειώθηκε 3-4 φορές, ενώ δεν παρατηρήθηκε τοξικότητα στα κύτταρα που δέχτηκαν τη θεραπεία (αν και υπήρξαν κάποιες διαφορές στον τρόπο λειτουργίας των διαφορετικών ενώσεων).
Οι συγκεκριμένες ενώσεις δεν είναι αρκετά ισχυρές για να μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως φάρμακα, ωστόσο η έρευνα αυτή υποδεικνύει πως η παρεμπόδιση του frameshifting έχει επίδραση στην αναπαραγωγή του ιού, ανοίγοντας τον δρόμο για την ανάπτυξη καλύτερων ενώσεων.