Wirusy RNA wykorzystują mechanizmy komórki gospodarza, aby skutecznie się namnażać i omijać odpowiedź przeciwwirusową. Choć ich genomy są często niewielkie, wirusy wykształciły złożone strategie przejmowania kontroli nad komórkowymi procesami, zwłaszcza nad produkcją białek. Zrozumienie tych mechanizmów pozwala wskazać etapy cyklu życiowego wirusa, które mogą stać się celami przyszłych terapii przeciwwirusowych. 

Podsumowanie badań

W naszym laboratorium koncentrujemy się na dwóch głównych obszarach: 

Jak wirusy RNA przejmują kontrolę nad syntezą białek w komórce? 

Wirusy RNA stosują wyspecjalizowane mechanizmy, które zapewniają skuteczną translację ich genomów przez rybosomy gospodarza. Jedną z takich strategii jest wykorzystanie wewnętrznych miejsc inicjacji translacji, czyli IRES, z ang. internal ribosome entry sites. Są to struktury RNA, które rekrutują rybosomy bezpośrednio do wirusowego RNA, omijając klasyczny mechanizm inicjacji translacji zależny od czapeczki. 

Elementy IRES często wymagają udziału komórkowych białek wiążących RNA, określanych jako ITAF-y, czyli IRES trans-acting factors. Białka te pomagają wirusowemu RNA przyjąć właściwą strukturę przestrzenną i osiągnąć pełną aktywność translacyjną. Ponieważ są one potrzebne do wydajnej translacji wirusowej, ale nie są niezbędne dla podstawowej translacji komórkowej, mogą stanowić interesujące cele interwencji przeciwwirusowej. 

W laboratorium badamy czynniki gospodarza zaangażowane w translację zależną od IRES w wirusie zapalenia wątroby typu A, który służy jako modelowy pikornawirus i ważny patogen człowieka. 

Jak wirusy RNA regulują ekspresję swoich genów po transkrypcji? 

Drugim obszarem badań jest zrozumienie, w jaki sposób wirusy RNA, takie jak wirus zapalenia wątroby typu A, regulują ekspresję swoich genów. Wirusy produkują zarówno białka niestrukturalne, odpowiedzialne głównie za replikację, jak i białka strukturalne, które budują cząstki wirusowe. Zazwyczaj białka strukturalne muszą być produkowane w znacznie większych ilościach niż białka niestrukturalne. 

Wirus zapalenia wątroby typu A koduje białka strukturalne i niestrukturalne w jednej dużej otwartej ramce odczytu. Powstała poliproteina jest następnie cięta na poszczególne białka wirusowe przez proteazę wirusową. Taki sposób organizacji genomu sugeruje, że regulacja ilości poszczególnych białek musi zachodzić po transkrypcji, na przykład przez degradację białek, modyfikacje potranslacyjne lub zmianę ramki odczytu podczas translacji. Mechanizmy te pozostają jednak słabo poznane. 

Aby je wyjaśnić, wykorzystujemy techniki wysokoprzepustowe, takie jak profilowanie rybosomów i proteomika SILAC, które pozwalają analizować ekspresję genów wirusowych na poziomie translacji i produkcji białek. 

Znaczenie naukowe

Nasze badania koncentrują się na tym, jak wirusy RNA wykorzystują białka gospodarza i mechanizmy komórkowe do ekspresji własnych genów. Identyfikacja tych zależności może pomóc wskazać kluczowe etapy cyklu życiowego wirusa, które będą podatne na interwencję terapeutyczną. Jednocześnie badania nad wirusowymi strategiami ekspresji genów mogą ujawniać szersze zasady regulacji RNA i translacji w komórkach.

Cele na przyszłość

Naszym głównym celem jest zrozumienie, w jaki sposób wirusy RNA, takie jak wirus zapalenia wątroby typu A, regulują ekspresję swoich genów i koordynują produkcję białek strukturalnych oraz niestrukturalnych. Identyfikując białka gospodarza uczestniczące w tych procesach, chcemy wskazać kluczowe etapy cyklu życiowego wirusa, które mogą mieć znaczenie dla projektowania nowych strategii przeciwwirusowych. 

W przyszłości planujemy rozszerzyć te badania na wirusy RNA z rodziny Flaviviridae. Szczególnie interesuje nas wirus Usutu, odzwierzęcy wirus przenoszony przez komary, który jest obecnie endemiczny w większości Europy.