Unikátní struktury, označované jako guaninové kvadruplexy (G4), objevil tým českých vědců v genetické informaci viru klíšťové encefalitidy. Odborníci zjistili, že tyto struktury hrají důležitou roli při množení viru a lze na ně cílit při hledání nových antivirotik. Při testování potenciálních chemických látek, které rozpoznávají tyto G4 struktury, našli slibné molekuly s vysokým antivirovým účinkem. Tyto látky tak mohou v budoucnu rozšířit repertoár možných léčiv na tuto infekci.

Virus klíšťové encefalitidy způsobuje závažné onemocnění nervové soustavy člověka. V posledních letech navíc celosvětově vzrůstá počet případů i přesto, že je k dispozici účinné očkování. V případě nákazy však zatím nejsou dostupná žádná vhodná antivirotika, proto jsou pacienti odkázáni pouze na podpůrnou léčbu.

Na výzkumu guaninových kvadruplexů u viru klíšťové encefalitidy spolupracovali biofyzikové a virologové z Biofyzikálního ústavu AV ČR, Výzkumného ústavu veterinárního lékařství, Parazitologického ústavu Biologického centra AV ČR, Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR, Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity a České zemědělské univerzity v Praze.

„Struktura guaninových kvadruplexů byla známá už u některých jiných virů. U viru klíšťové encefalitidy ale ještě nikým popsaná nebyla. Proto jsme se rozhodli prozkoumat genom tohoto viru a zjistit, zda se tam guaninové kvadruplexy vyskytují a jakou mají strukturu. Zaměřili jsme se i na to, jak mohou ovlivňovat virovou infekci v hostitelských buňkách," říká hlavní autor studie Mgr. Jiří Holoubek z Parazitologického ústavu Biologického centra AV ČR a Výzkumného ústavu veterinárního lékařství a zároveň doktorský student na Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity. 

Nalezení guaninových kvadruplexů v genomu viru klíšťové encefalitidy probíhalo v úzké spolupráci s týmem biofyziků.

„Pomocí bioinformatických metod jsme vytipovali, na kterých místech genomu se tyto struktury vytvářejí a charakterizovali jsme je. Na molekulární úrovni in vitro, tedy ve zkumavce, jsme také sledovali aktivitu molekul, které jsou schopné guaninové kvadruplexy rozpoznávat," říká Mgr. Klára Bednářová, Ph.D. z Biofyzikálního ústavu AV ČR, druhá hlavní autorka studie. Biologové pak jejich výsledky ověřovali při reálné infekci v buňkách napadených živým virem. 

Cesta pro vývoj protivirových léčiv 

Ukázalo se, že guaninové kvadruplexy hrají klíčovou roli při množení viru v hostitelské buňce, že jejich struktura významně ovlivňuje životaschopnost a biologické vlastnosti viru a že je možné na ně cílit chemickými látkami, které zabrání virové infekci. Vědci identifikovali několik molekul, které vykazovaly antivirový účinek a v budoucnu by se tak mohly stát možnými kandidáty pro vývoj nové generace protivirových léčiv. Studie dala základ pro nové směry v léčebnosti klíšťové encefalitidy. G4 v genomu TBEV RNA jsou  potenciální cíle pro nová léčiva na bázi malých molekul, která vážou struktury G4, mění jejich stabilitu a narušují cyklus virové replikace.

Studie vznikla v rámci řešení projektu financovaného Grantovou agenturou České republiky (20-20229S), jehož garanty jsou Daniel Renčiuk (Biofyzikální ústav AV ČR) a Luděk Eyer (Výzkumný ústav veterinárního lékařství).

Výsledky studie byly publikovány v prestižním časopisu Nucleic Acids Research.

Literatura:

1. Jiří Holoubek, Klára Bednářová, Jan Haviernik, Ivana Huvarová, Zuzana Dvořáková, Jiří Černý, Martina Outlá, Jiří Salát, Eva Konkol'ová, Evzen Boura, Daniel Růžek, Michaela Vorlíčková, Luděk Eyer, Daniel Renčiuk, Guanine quadruplexes in the RNA genome of the tick-borne encephalitis virus: their role as a new antiviral target and in virus biology, Nucleic Acids Research, 2022; https://doi.org/10.1093/nar/gkac225

Zdroj: Tiskové oddělení AVČR