Vědci z CEITEC jako první zachytili, jak enteroviry spouštějí infekci buněk

Tým z CEITEC Masarykovy univerzity ve spolupráci s výzkumníky ze dvou norských výzkumných institucí vůbec poprvé ukázal, jak echovirus 18, který patří do skupiny enterovirů, vypouští do buněk svou genetickou informaci a zahajuje tak infekci. Studie přináší dosud nevídaný pohled na jednu z nejranějších fází virové infekce v podmínkách blízkých přirozenému prostředí buňky. Pomocí kryoelektronové mikroskopie vědci zjistili, že virus neuvolňuje svou RNA malým otvorem v proteinovém obalu, jak se dlouho předpokládalo. Místo toho se jeho proteinový obal částečně rozpadne a vytvoří velký otvor, kterým virová genetická informace uniká do hostitelské buňky. Detailní porozumění tomuto mechanismu by v budoucnu mohlo přispět k vývoji látek, které zabrání enterovirům infikovat buňky.

Enteroviry jsou běžné lidské patogeny způsobující onemocnění od nachlazení a střevních infekcí až po závažná neurologická onemocnění. Echovirus 18, který byl předmětem této studie, je známý především jako původce meningitidy a encefalitidy u dětí. Patří mezi pikornaviry – malé neobalené viry, jejichž genetická informace je chráněna bílkovinným obalem zvaným kapsida s pravidelnou dvacetistěnnou (ikosahedrální) strukturou.

Aby se virus mohl v buňce množit, musí z kapsidy vypustit svou RNA – molekulu nesoucí genetickou informaci – do buněčné cytoplazmy. Přestože je tento krok pro zahájení infekce nezbytný, dosud se jej nikdy nepodařilo pozorovat v infikovaných buňkách.

CEITEC/Plevka Lab: Vědci z CEITEC jako první zachytili, jak enteroviry spouštějí infekci buněk: Pohled do buňky infikované echovirem 18. Echovirus 18 je znázorněn zeleně a žlutě, ribozomy fialově a aktinová filamenta azurově. Měřítko: 50 nm.

„Dlouhou dobu existovaly dvě hlavní teorie vysvětlující, jak pikornaviry dopravují svou RNA do buněk. Jedna předpokládala, že genom opouští kapsidu malým otvorem. Druhá, podložená dřívějšími výzkumy z naší laboratoře, naznačovala, že genom uniká z částečně rozpadlých kapsid, kterým chybí pentamery kapsidových proteinů – stavební bloky kapsidy. Oba modely ale vycházely z experimentů s virovými částicemi studovanými mimo živou buňku. My jsme chtěli jít o krok dál a zjistit, co se během infekce skutečně děje přímo uvnitř buňky,“ říká Liya Mukhamedova z CEITEC Masarykovy univerzity, první autorka studie.

Pomocí kryoelektronové mikroskopie, která umožňuje zobrazovat biologické struktury ve vysokém rozlišení, vědci přímo v infikovaných buňkách pozorovali jednotlivé částice echoviru 18. Zjistili, že prázdné virové částice postrádají část své kapsidy. Právě vzniklým otvorem virus uvolňuje svou RNA.

Studie také objasnila úlohu receptoru FcRn, molekuly na povrchu buněk, kterou enteroviry využívají ke vstupu do buněk. Navázání viru na receptor spouští strukturální změny virové částice, které ji připravují na následné uvolnění genomu. Výzkumníci ukázali, že vazba na receptor vede ke ztrátě takzvaného pocket factoru – malé molekuly, která za normálních okolností pomáhá stabilizovat virovou částici. Virus přitom zůstává jinak téměř nezměněný, což naznačuje, že navázání na receptor představuje pouze první krok v procesu vypuštění genomu.

„Infekce je složitý proces, během něhož enterovirové částice reagují na řadu interakcí s buněčnými strukturami. Navázání echoviru 18 na buněčný receptor FcRn vyvolá změny ve struktuře viru, které jej připraví na uvolnění genomu,“ vysvětluje Pavel Plevka, vedoucí výzkumné skupiny Strukturní virologie.

Vědci zároveň nepozorovali takzvané aktivované částice, které jsou za klíčovým mezistupněm při uvolňování genomu enterovirů. To ukazuje, že v buňkách probíhá tento proces mnohem rychleji, než naznačovaly dosavadní laboratorní experimenty.

Kombinací strukturních dat získaných studiem virových částic mimo živou buňku s přímým pozorováním infikovaných buněk se výzkumníkům podařilo podrobně popsat, jak začíná infekce enteroviry. Studie posouvá poznání od laboratorních experimentů k pochopení nejranějších fází virové infekce tak, jak skutečně probíhají v živých buňkách. Výsledky byly publikovány v časopise PNAS.

CEITEC/Plevka Lab: Vědci z CEITEC jako první zachytili, jak enteroviry spouštějí infekci buněk: Rekonstrukce částic E18 z infikovaných buněk. Částice jsou zbarveny duhově podle vzdálenosti od středu částice. Měřítko: 10 nm.

Článek

Uvolňování genomu echoviru 18 in vivo probíhá částečným rozpadem kapsidy

Liya Mukhamedova, David Buchta, Zuzana Trebichalská, Yevgen Levdansky, Jana Moravcová, David Potěšil, Zbyněk Zdráhal, Dominik Hřebík, Lucie Nepovímová, Torleif Tollefsrud Gjølberg, Jan Terje Andersen, Jiří Nováček, Tibor Füzik, and Pavel Plevka

Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2026, 123, e2601182123

 

https://doi.org/10.1073/pnas.2601182123

licencováno pod CC-BY 4.0