Unraveling the intricate nature of the alphavirus RNA replicase

Alfaviirused on RNA genoomiga viiruste perekond, mille hulka kuulub olulisi inimeste haigustekitajaid. Imetajaid, linde ja roomajaid nakatavad alfaviirused võib jagada kaheks, millest esimesed põhjustavad artriidi-tüüpi sümptomeid ning teised neuroloogilisi haiguseid. Meditsiiniliselt on üks olulisemaid alfaviiruseid chikungunya viirus, mis põhjustab inimestes palavikku, löövet ning liigesevaegusi. Liigesevaegused võivad areneda kuude või isegi aastate pikkuseks artriidiks. Iga RNA genoomiga viiruse elutsükli keskne osa on RNA genoomi replikatsioon. Replikatsioon ehk viiruse genoomi paljundamine on seetõttu ka üks põhilisi elemente, mille vastu on suunatud vaktsiinide ning viirusvastaste vahendite loomine. Hoolimata alfaviiruste laiast levikust inimeste seas ei ole tänini saadaval heakskiidetud vaktsiine või viirusvastaseid vahendeid. Seetõttu on oluline uurida erinevate alfaviiruste RNA replikatsiooni toimumise põhimõtteid ning nõudeid. Alfaviiruste genoomi replikatsiooni viivad läbi neli spetsiaalset valku, mida kutsutakse replikaasi valkudeks. Nendest replikaasi valkudest moodustatakse rakkudes kompleksid, millesse koondatakse viiruse uute genoomide tootmine. Selles doktoritöös uuriti kümne erineva alfaviiruse näitel kõnealuste replikatsioonikomplekside moodustumist. Aktiivsete replikatsioonikomplekside moodustumise eelduseks on, et alfaviiruste replikaasid tunnevad rakus ära enda genoomi, seonduvad sellega ning alles siis on võimelised seda paljundama. Me näitasime, et mõnede alfaviiruste replikaasid suudavad inimese rakkudes ära tunda võõraste viiruste genoomidele omaseid järjestusi ning replitseerivad neid efektiivselt, samas kui osade viiruste replikaasid näitasid üles tugevat spetsiifilisust enda genoomi suhtes. Lisaks näitasime, et funktsionaalseid alfaviiruste replikatsioonikomplekse on võimalik moodustada replikaasi valkudest, mis pärinevad erinevatelt alfaviirustelt (st, moodustatakse hübriidsed replikaasid). Kasutades selliseid hübriidseid replikaase tuvastasime, millised replikaasi valgud oma genoomile spetsiifilisi elemente enne replikatsiooni alustamist ära tunnevad ning määravad, kas seda genoomi replitseerida või mitte. Samuti näitasime, et matriits-järjestusi, mis sisaldavad alfaviiruste genoomidele spetsiifilisi elemente ning ekspresseerivad reportereid, on võimalik aktiveerida reaalse viirusnakkuse korral. Selliseid biosensoreid hakatakse viirusnakkuse korral rakkudes tootma, mille tagajärjel on nakatunud rakke võimalik visuaalselt tuvastada rohelise värvuse järgi. Siin töös kogutud informatsiooni abil õnnestus viimaks määrata alfaviiruste replikaasi keskse osa, nsP4 valgu aktiivse subühiku 3D struktuur ning uurida selle struktuursete elementide olulisust mutageneesi abil. Selle doktoritöö raames läbi viidud uurimused annavad uut informatsiooni alfaviiruste replikatsiooni kohta. Hübriidsete replikatsioonikomplekside moodustumine annab aimu, mis võib toimuda alfaviiruste replikatsioonil juhul, kui ühte rakku on nakatanud mitu erinevat alfaviirust. Alfaviiruste replikaaside võime ära tunda võõrastele viirusgenoomidele spetsiifilisi elemente aitab pilgu heita ka alfaviiruste genoomide võimalikule rekombinatsioonile ning evolutsioonile.

Author

• Lello, Laura Sandra

• Alphavirus
• RNA
• replication

Identifier

hdl:10062/91187

OAI identifier oai:identifier

oai:dspace.ut.ee:10062/91187