THE MOUNT SINAI HOSPITAL / MOUNT SINAI SCHOOL OF MEDICINE
Als een scène uit ‘Invasion of the Body Snatchers’, infecteert een virus een host en zet deze om in een systeem om meer kopieën van zichzelf te maken. Nu hebben onderzoekers aangetoond dat een grote groep virussen, waaronder de griepvirussen en andere ernstige ziekteverwekkers, genetische signalen van hun gastheren stelen om hun eigen gnomen uit te breiden.
Deze bevinding werd gepresenteerd in een studie die online is verschenen en op 25 juni in Cell wordt gepubliceerd. Het interdisciplinair samenwerkingsonderzoek werd geleid door wetenschappers van het Global Health and Emerging Pathogens Institute aan de Icahn School of Medicine in Mount Sinai in New York, en aan het MRC-University of Glasgow Centre for Virus Research in deUK.
Het interdisciplinair team van virologen heeft gekeken naar een grote groep virussen die bekend staat als gesegmenteerde negatief strengige RNA-virussen (sNSV’s), waaronder wijdverspreide en ernstige pathogenen van mensen, gedomesticeerde dieren en planten, waaronder de influenzavirussen en het Lassa-virus (de oorzaak van Lassa-koorts). Ze toonden aan dat virussen, door genetische signalen van hun gastheren te stelen, een schat aan niet eerder gedetecteerde eiwitten kunnen produceren. De onderzoekers bestempelden ze als UFO-eiwitten (Upstream Frankenstein Open reading frame), omdat ze worden gecodeerd door de gastheer en virale sequenties aan elkaar hechten. Voorafgaand aan deze studie was er geen kennis van het bestaan van dit soort eiwitten.
Deze UFO-eiwitten kunnen het verloop van virale infectie veranderen en kunnen worden gebruikt voor vaccinatie doeleinden.
“Het vermogen van een ziekteverwekker om barrières van de gastheer te overwinnen en infectie vast te stellen, is gebaseerd op de expressie van van pathogenen afkomstige eiwitten”, zegt Ivan Marazzi, PhD, universitair hoofddocent microbiologie aan de Icahn School of Medicine en corresponderend auteur van de studie. “Om te begrijpen hoe een ziekteverwekker de gastheer antagoneert en infectie veroorzaakt, moeten we een duidelijk begrip hebben van de eiwitten die een ziekteverwekker codeert, hoe ze functioneren en de manier waarop ze bijdragen aan virulentie.”
Virussen kunnen hun eigen eiwitten niet bouwen, dus moeten ze geschikte instructies geven aan de machine die eiwitten in de cellen van hun gastheer bouwt. Van virussen is bekend dat ze dit doen via een proces dat ‘cap-snatching’ wordt genoemd, waarbij ze het einde afsnijden van één van de eigen proteïne-coderende berichten van de cel (een messenger-RNA of mRNA) en die sequentie vervolgens uitbreiden met een kopie van hun eigen genen. Dit geeft een hybride boodschap om te lezen.
“Decennia lang dachten we dat tegen de tijd dat het lichaam het signaal tegenkomt om te beginnen met het vertalen van die boodschap in proteïne (een ‘startcodon’), het een boodschap leest die uitsluitend door het virus wordt aangeleverd. Ons werk laat zien dat de gastheer sequentie niet stil zit,” zei Dr. Marazzi.
De onderzoekers laten zien dat virussen (sNSV’s), omdat ze hybriden maken van host-mRNA’s met hun eigen genen, berichten kunnen produceren met extra, van de host afgeleide startcodons, een proces dat ze ‘start snatching’ noemden. Dit maakt het mogelijk om eerder onverwachte eiwitten uit de hybride gastheer virus sequenties te vertalen. Ze laten verder zien dat deze nieuwe genen tot expressie komen door influenza- en mogelijk een groot aantal andere virussen. Het product van deze hybride genen kan zichtbaar zijn voor het immuunsysteem en ze kunnen virulentie moduleren. Verdere studies zijn nodig om deze nieuwe klasse van eiwitten te begrijpen en wat de implicaties zijn van hun alomtegenwoordige expressie door veel van de RNA-virussen die epidemieën en pandemieën veroorzaken.
Ed Hutchinson, PhD, corresponderend auteur en onderzoeker aan het MRC-University of Glasgow Centre for Virus Research, zei: “Virussen nemen hun gastheer op moleculair niveau over en dit werk identificeert een nieuwe manier waarop sommige virussen elke laatste potentële bit kunnen halen uit de moleculaire machinerie die ze exploiteren. Hoewel het werk dat hier wordt gedaan zich richt op griepvirussen, houdt dit in dat een groot aantal virale soorten voorheen onvermoede genen kunnen maken. ”
Onderzoekers zeggen dat het volgend deel van hun werk is om de verschillende rollen te begrijpen die de onvermoede genen spelen. “Nu we weten dat ze bestaan, kunnen we ze bestuderen en de kennis gebruiken om te helpen bij de uitroeiing van ziekten”, zei Dr. Marazzi. “Er is een grote wereldwijde inspanning nodig om virale epidemieën en pandemieën te stoppen, en deze nieuwe inzichten kunnen leiden tot het vinden van nieuwe manieren om infectie te stoppen.”
Vertaling: Andre Teirlinck