Legyőzték a HIV növényi hasonmását

Amerikai botanikusoknak sikerült meggátolniuk egy olyan növényi vírus szaporodását, amely ugyanazzal a mechanizmussal sokszorozódik a növényi gazdasejtekben, mint az AIDS-et okozó HIV az emberi szervezet sejtjeiben.

A Purdue University biológusainak eredménye forradalmi áttörést hozhat a retrovírusok megfékezésében - írja a ScienceDaily tudományos hírportál. A Zhixiang Chen botanikus professzor vezette kutatócsoport a biológiai kutatásokhoz gyakran használt lúdfű (Arabidopsis thaliana) nevű gyomnövény fertőzött sejtjeiben sikeresen meggátolták a mezőgazdasági növények jelentős részét tizedelő karfiol-mozaikvírus (CaMV) szaporodását. A szubtrópusi, mediterrán és mérsékelt éghajlatú területeken elterjedt lúdfűt jól ismerik a kutatók: ez volt a legelső növény, amelynek örökítőanyagát (genomját) 2000-re sikerült szekvenálni (az összetevők sorrendjét megállapítani). Ezért kiválóan használható genetikai módosításra, ráadásul gyorsan szaporodik és meglehetősen igénytelen is, a fejlődéséhez nincsen szükség speciális környezeti feltételekre.

A CaMV kórokozója sem volt ismeretlen a biológusok előtt. Ez egy ún. pararetrovírus, azaz a retrovírusokhoz hasonló, ám növényeket fertőző ágens. Az állati szervezeteket támadó retrovírusok közé tartozik például az AIDS-et (szerzett immunhiányos tünetegyüttest) okozó HIV (humán immundeficiencia vírus) vagy a rákkeltő onkovírusok is.

A retrovírusok sajátossága, hogy szaporodásukhoz a megtámadott gazdasejt fehérjéit használják fel. Az amerikai tudósok felfedezték, hogy a CaMV-vírus ugyanannak a fehérjének a növényi változatát használja, mint amelyre a HIV-nek is szüksége van "életciklusa" során. Eredményüknek azért van óriási jelentősége, mert a szóban forgó növényi fehérje gátlásával meg tudták akadályozni a vírus terjedését, és megmentették a növényeket a pusztulástól.

A CaMV megfékezése különösen mezőgazdasági szempontból lenne fontos: a pararetrovírus rengeteg kárt okoz, hiszen a keresztesvirágúak családjába tartozó karfiolt, brokkolit, káposztát, repcét és még sok egyéb hasznos növényt is megfertőzi.

A retrovírusok jellemezői

A retrovírusok ún. RNS-vírusok: más szervezetekkel ellentétben örökítőanyaguk RNS (ribonukleinsav), és nem pedig DNS (dezoxiribonukleinsav) molekulában tárolódik. Miután bejutottak a gazdasejtbe, egy különleges enzim, a reverz transzkriptáz segítségével genetikai készletük RNS-ről először egyfonalas DNS-molekulává íródik át, majd kétszálúvá kiegészülve integrálódik (beépül) a fertőzött sejt DNS-ébe. Ezután a kétféle eredetű örökítőanyag (a fertőzött sejté és a vírusé) együtt sokszorozódik a gazdasejt fehérjéinek közreműködésével. A beépült retrovirális DNS - a gazdasejt fehérjéinek segítségével - vírusfehérjék szintézisét irányíthatja. Az így elkészülő molekuláris "alkatrészekből" újabb retrovírus-kórokozók épülhetnek fel. A megfertőzött sejt "vírusgyárrá" változik.

A reverz transzkriptáz enzim egyik jellegzetessége, hogy viszonylag gyakran épít be hibás bázist (a genetikai információ molekuláris egységét) az RNS-minta alapján készülő DNS-átiratba. Más szóval gyakran jelennek meg mutációk a vírusciklus során. Emiatt a retrovírusoknak általában nagyobb a változékonysága a DNS-vírusokénál, így diagnosztikai és terápiás szempontból is nagyobb kihívást jelentenek.

Részletesen a vizsgálatokról

A tudósok azonosítottak egy növényi fehérjekomplexet, amelyet a karfiolmozaik-vírus hasznosít génjeinek átírása (transzkripciója) során. Az Arabidopsisban ezt a komplexet CDKC-nek nevezik. A CDKC emberi megfelelője a P-TEFb jelű fehérjekomplex, amely a HIV-vírus szaporodásához nélkülözhetetlen. A retro- és pararetrovírusok által felhasznált fehérjekomplexek génjei tehát átadódtak az evolúció során azok között a fajok között, amelyekkel a vírusokkal is együtt változtak - vonták le a következtetést a kutatók. A kulcsfontosságú gének evolúciósan konzerváltak (tehát lényegében változatlanok maradtak), így a transzkripció működésének részletei is megőrződtek az évmilliók során.

A vizsgált fehérjekomplexek az ember és az állatok sejtjeiben nélkülözhetetlenek a transzkripció helyes működéséhez. A retrovírusok csupán egyetlen fehérjekomponenst kényszerítenek saját szolgálatukba. Ám ha egy mutáció meggátolja e komponens funkcióját, az nem csak a vírus sorsát pecsételi meg, hanem a gazdaszervezet pusztulásához is vezet. Emiatt nagyon nehéz vizsgálni, milyen hatással van e létfontosságú fehérjét kódoló gén egy élőlény fejlődésére és túlélésére.

A növényeknél szerencsére könnyebb a helyzet: a tudósok rájöttek, hogy a vírusok a lúdfűben azonosított fehérjekomplex két komponensét használják fel saját céljukra. Amikor Chen professzor és kollégái kiütötték az egyik fehérjekomponens génjét, a növény ellenállóvá vált a CaMV-fertőzésre. A vírus szaporodását tehát sikerült meggátolni. A nagy meglepetést az okozta, hogy - noha az Arabidopsis leveleinek, virágának és növényi szőreinek fejlődésében megjelentek defektusok - a génkiütés ellenére a növény életképes maradt, tovább növekedett. Amikor viszont a kutatók mindkét gén működését meggátolták, a növények már az embrionális fázisban elpusztultak.

A kutatócsoport elsődleges célja, hogy az Arabidopsis segítségével minél többet megtudjon a CDKC-fehérjekomplex komponenseinek működéséről. Ezután következhet a legfontosabb kérdés: hogyan lehet a fehérjekomponenseket úgy gátolni, hogy véget vessünk a vírus szaporodásának, de a lehető legkevesebb káros hatással legyünk a kísérleti növény életére?

A kutatók a The Plant Cell című folyóiratban tették közzé legfrissebb eredményeiket. Munkájuk a jövőben nagy előrelépést jelenthet a retrovírusok megfékezésében, és a hozzájuk kapcsolódó betegségek kezelésében.