يمكن أن يؤدي هيكل الحمض النووي الريبي الفيروسي هذا إلى عقار عالمي مضاد للفيروسات

حدد الباحثون التفاعل المشترك بين بروتين الحمض النووي الريبوزي (RNA) والذي يمكن أن يؤدي إلى علاجات مضادة للفيروسات واسعة النطاق للفيروسات المعوية

دراسة جديدة من جامعة ميريلاند، مقاطعة بالتيمور (UMBC)، نشرت في اتصالات الطبيعةيشرح كيف تبدأ الفيروسات المعوية في التكاثر داخل الخلايا البشرية. وتشمل هذه الفيروسات تلك المسؤولة عن شلل الأطفال، والتهاب الدماغ، والتهاب عضلة القلب، ونزلات البرد، وتبدأ العدوى عن طريق السيطرة على الآلية الجزيئية للخلية.

قاد البحث المؤلف الكبير ديباك كويرالا، الأستاذ المشارك في الكيمياء والكيمياء الحيوية، إلى جانب دكتوراه حديثة. خريج نابا كريشنا داس، ويعالج فجوة طويلة الأمد في فهم هذه المرحلة المبكرة من تكاثر الفيروس. يمكن أن تساعد النتائج أيضًا في توجيه تطوير الأدوية المضادة للفيروسات التي تعمل ضد الفيروسات المعوية المتعددة.

“لقد كان مختبري متحمسًا حقًا لفهم كيفية القيام بذلك الحمض النووي الريبي تنتج الفيروسات بروتيناتها داخل الخلية وتضاعف جينومها لإنتاج المزيد فايروس يقول كويرالا: “الجزيئات”. اكتشافهم من بنية ورقة البرسيم الحاسمة في الحمض النووي الريبي الفيروسي، أظهرت مجموعة كويرالا الآن كيف تقوم بتجنيد البروتينات لتجميع مجمع النسخ.

رؤية الصورة الأكبر

تحمل الفيروسات المعوية جينومًا صغيرًا جدًا من الحمض النووي الريبي (RNA) الذي يجب أن يؤدي مهمتين أساسيتين. إنه بمثابة تعليمات لصنع البروتينات الفيروسية ويعمل أيضًا كقالب لنسخ نفسه لإنشاء جزيئات فيروسية جديدة. في حين أن معظم رموز الجينوم المدمجة هذه للمكونات الهيكلية، فإنها تنتج أيضًا مجموعة محدودة من البروتينات التي تعتبر ضرورية للتكاثر وغير موجودة في الخلايا البشرية.

أحد هذه البروتينات هو جزيء مدمج يعرف باسم 3CD. يعمل جزء واحد (3C) مثل المقص الجزيئي، حيث يقطع السلسلة الطويلة من الجزيئات الأحماض الأمينية يتم إنتاجها من الحمض النووي الريبي الفيروسي إلى بروتينات عاملة منفصلة. أما الجزء الآخر (ثلاثي الأبعاد) فيعمل بمثابة بوليميراز الحمض النووي الريبوزي (RNA)، وهو الإنزيم المسؤول عن نسخ الحمض النووي الريبي (RNA) الفيروسي. ولأن الخلايا البشرية لا تحتوي على هذا النوع من البوليميراز، فيجب على الفيروس أن يزوده به من تلقاء نفسه.

يشرح كويرالا: “لقد حددنا سابقًا بنية الحمض النووي الريبي (RNA) وحده، وحددت مجموعات أخرى بنية 3C و3D، لكننا الآن قمنا بالتقاط بنية الحمض النووي الريبي (RNA) والبروتينات معًا، حتى نعرف كيف يتفاعلون”. “لقد وجدنا أن المجال 3C لـ 3CD هو الذي يرتبط بالحمض النووي الريبي (RNA) في الجينوم الفيروسي، ثم يقوم بتجنيد المكونات الأخرى، مثل البروتين المضيف PCBP2، لتجميع مجمع النسخ.”

يعمل نفس المجمع أيضًا كمفتاح تشغيل/إيقاف: عندما يتم توصيل 3CD، يقوم الفيروس بنسخ الحمض النووي الريبي (RNA) الخاص به؛ عندما يترك، يمكن قراءة الحمض النووي الريبي (RNA) لصنع البروتينات بدلاً من ذلك.

حل المناقشة

استخدم فريق كويرالا علم البلورات بالأشعة السينية لتصور التفاعلات بين ورقة البرسيم RNA و3CD. وقد عززوا تلك الملاحظات باستخدام قياس السعرات الحرارية للمعايرة (ITC)، وهي تقنية تحدد قوة التفاعل عن طريق قياس الحرارة المنبعثة عندما ترتبط الجزيئات، وقياس تداخل الطبقة الحيوية (BLI)، الذي يتتبع تداخل الضوء لقياس مدة الارتباط.

حسم الفريق أيضًا الجدل من خلال إظهار أن جزيئين كاملين ثلاثي الأبعاد (يجلبان اثنين من بوليميرات الحمض النووي الريبي) يرتبطان جنبًا إلى جنب على الحمض النووي الريبي (RNA)، بدلاً من تشكيل زوج واحد مندمج، كما اقترح بحث من مجموعة أخرى. لماذا هناك حاجة إلى اثنين لا يزال لغزا، ولكن الصورة أصبحت الآن واضحة.

أهداف علاجية جديدة

ولعل الأمر الأكثر إثارة هو أن الأنواع السبعة من الفيروسات المعوية التي بحثتها الورقة كلها استخدمت آلية ربط متشابهة جدًا وبنية ورقة البرسيم للحمض النووي الريبوزي (RNA). يشير مدى هذا الحفظ إلى أن ورقة البرسيم RNA مهمة جدًا للتكاثر، وأي طفرات من المحتمل أن تعرقلها. وهذا يعني أن الواجهة البينية بين الحمض النووي الريبوزي (RNA) والبروتين الحمض النووي الريبي (RNA) من المرجح أن تكون مستقرة بمرور الوقت وعبر الفيروسات المعوية، مما يجعلها هدفًا دوائيًا أكثر واعدة، ويفتح الباب أمام احتمال محير لعقار “عالمي” يستهدف جميع الفيروسات المعوية.

يقول كويرالا إن الأدوية التي تعطل النشاط ثلاثي الأبعاد وثلاثي الأبعاد هي قيد التطوير بالفعل، ولكن “لدينا الآن طبقة أخرى لاختبارها”. “ماذا لو استهدفنا الحمض النووي الريبوزي (RNA)، أو السطح البيني بين الحمض النووي الريبي (RNA) والبروتين، بحيث نكسر التفاعل؟ هذه فرصة أخرى. والآن بعد أن أصبح لدينا هياكل عالية الدقة، يمكنك تصميم جزيئات الدواء بدقة لاستهدافها”.

يقول كويرالا: “الفيروسات ذكية للغاية. إن جينومها بأكمله يعادل حوالي تسلسل واحد من mRNA لدى البشر، ومع ذلك فهي فعالة للغاية”. ويوضح أحدث أعماله “لماذا نحتاج إلى دراسة هذا العلم الأساسي، بحيث يمكن ترجمته إلى تطوير أدوية تستهدف مسببات الأمراض التي تسبب العديد من الأمراض الضارة”.

المرجع: “الأساس الهيكلي لتجنيد 3C و3CD بواسطة جينومات الفيروسات المعوية أثناء تخليق الحمض النووي الريبي السلبي” بقلم نابا كريشنا داس، وأليشا باتيل، وريم عبد الغني، وديباك كويرالا، 21 أكتوبر 2025، اتصالات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41467-025-64376-0

التمويل: مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية، المعاهد الوطنية للصحة/المعاهد الوطنية للصحة

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.