Vírusok nanocsatája

Az RNS-alapú génelcsendesítés az egész élővilágban elterjedt jelenség, amit a növények és a rovarok többek között a vírusok elleni védekezés során is bevetnek. Azonban a vírusokat sem kell féltenünk, hiszen megtalálták a módját, hogyan kerüljék ki a gazdaszervezet védekezőrendszerét. Ennek a folyamatnak a lépéseibe nyertek betekintést a gödöllői Mezőgazdasági Biotechnológiai Kutatóközpont (MBK) kutatói, akik már több éve vizsgálják azokat a fehérjéket, melyeket a vírusok fejlesztettek ki a növények sajátos "immunrendszerével" szemben.

A természetben az RNS-alapú génelcsendesítés (RNSi) egyrészt a sejt örökítőanyagának védelmében, valamint a génműködés szempontjából kevésbé aktív DNS-szakaszok (heterokromatin) kialakításában játszik szerepet. Fontos funkciója továbbá a génexpresszió gátlása RNS-szinten, azaz miután a genetikai információ már átíródott hírvivő RNS-sé (posztranszkripciós génelcsendesítés). A növényekben ezek a szabályozó rendszerek az RNS-interferencia (RNSi) molekuláris útvonalain keresztül működnek. Habár pontos folyamata még nem ismert, a mechanizmus központi molekulái a duplaszálú kis RNS-ek, melyek hosszú duplaszálú RNS-ből képződnek a Dicer nevű enzim közreműködésével. A duplaszálú kis RNS-ek beépülnek a RISC-komplexbe, mely egyszálúvá alakítja őket. Az egyszálú kis RNS a vele homológ részeket tartalmazó RNS-ekhez irányítja a komplexet, melyet annak enzimei feldarabolnak, ennek következtében nem tudják többé betölteni funkciójukat, vagyis a továbbiakban nem képződhet róluk fehérje.

A rovarok és a növények vírusok elleni védekezése során is hasonló folyamat játszódik le, de ebben az esetben a lebontásra kerülő célpont-RNS nem egy fehérjét kódoló szekvencia, hanem magának a vírusnak az örökítőanyaga. A vírusok egy részének ugyanis nem DNS az örökítőanyaga - ahogy azt az összes élőlénynél tapasztaljuk -, hanem RNS. A fertőzés során a vírus bejut az élő sejtbe, és burkától megszabadulva DNS-sé íródik át. Ez a DNS jut be a sejtmagba, majd beépül a sejt örökítőanyagába. A növényi sejtek azonban kifejlesztettek egy mechanizmust, melynek segítségével megsemmisítik az őket megtámadó vírusok örökítőanyagát, azaz RNS-ét. Az egyszálú siRNS-ek által irányított RISC-komplexek megtalálják a vírus RNS-t és feldarabolják azt, még mielőtt átíródhatna DNS-sé. A vírus örökítőanyagának megsemmisítésével párhuzamosan, a sejtmembránjukon keresztül kommunikáló növényi sejtek "figyelmeztetik" egymást, és a még egészséges sejtekben is aktiválódik, de legalább is készenléti állapotba kerül az RNS-lebontó rendszer.

Azonban a vírusok sem hagyják ennyiben a dolgot. Megtalálták a módját, hogyan kerüljék ki a gazdaszervezet védekezőrendszerét. Ennek a folyamatnak a lépéseibe nyertek betekintést a gödöllői Mezőgazdasági Biotechnológiai Kutatóközpont (MBK) molekuláris virológia csoportjának kutatói, akik már több éve vizsgálják azokat a fehérjéket, melyeket a vírusok fejlesztettek ki a növények védekezésével szemben. Ezeket az ún. "RNA silencing suppressorokat", azaz az RNS-alapú génelcsendesítést gátló fehérjéket a vírusok maguk állítják elő, és ezek védik meg a gazdasejtbe behatoló vírus örökítőanyagát a kis RNS-alapú lebontástól, illetve inaktiválódástól.

Három ilyen gátló fehérjét vettek tüzetesebben szemügyre a kutatók (p19, p21 és a HC-Pro fehérjék), hogy megértsék a mechanizmus hátterében álló molekuláris folyamatokat. "Azt találtuk, hogy mindhárom fehérje az RNS-elcsendesítésnek egy köztes lépését gátolja, méghozzá oly módon, hogy megköti a duplaszálú kis RNS-eket" - mondta Lakatos Lóránt, a vizsgálatokat végző kutató. "A három gátló fehérje látszólag meglehetősen különbözik egymástól, kísérleteink során azonban azt tapasztaltuk, hogy a működésük igen hasonló" - tette hozzá.

A fehérjék vizsgálatára a kutatók egy teljesen új vizsgálati módszert dolgoztak ki, melynek segítségével megállapították, hogy mindhárom szupresszor-fehérje köti a duplaszálú kis RNS-eket, és így képes megakadályozni a funkcióképes RNS-lebontó komplex összeszerelődését. Azonban a már összeszerelődött, aktív RISC-komplex aktivitását egyik fehérje sem gátolja. Következésképpen mindhárom fehérje a duplaszálú kis RNS-ek kötésével gátolja a génelcsendesítő komplex kialakulását, és megakadályozza a kis RNS által irányított RNS-hasítást. A kutatás részletei az EMBO Journal online kiadásában jelentek meg.

Bodrogi Lilla