В этом интервью News-Medical рассказывает Степану Нерсисяну о его исследовательских усилиях во время пандемии COVID-19 и о его открытии молекулы, которая может воспроизвести SARS-CoV-2.

Почему вы решили исследовать вирусы и их репликацию?

Одним из основных направлений исследований нашей команды является анализ miRNA-опосредованных взаимодействий. Поскольку существуют различные типы взаимодействия во взаимодействии вируса с хозяином, мы решили проанализировать возможные взаимодействия SARS-CoV-2 и других коронавирусов.

Действительно, это очень важно в контексте продолжающейся пандемии.

<img alt=" Вирус SARS-CoV-2 "height =" 563 "src =" http://www.news-medical.net/image.axd?picture=2020%2f9%2fshutterstock_1661919928.jpg "title =" Вирус SARS-CoV-2 "width =" 1000 "/>

Изображение предоставлено: Dotted Yeti / Shutterstock.com

Что такое микроРНК?

МикроРНК (обычно сокращенно миРНК) представляют собой небольшие РНК, которые продуцируются во многих клетках млекопитающих. В отличие от информационных РНК (мРНК), миРНК не кодируют белки: одна из их основных функций – регуляция экспрессии генов.

Вкратце, miRNA связывает мРНК генов-мишеней, способствуя ее деградации или репрессии ее трансляции. Одна миРНК может иметь десятки целевых генов, в то время как ген может регулироваться сотнями миРНК.

Можете ли вы описать взаимосвязь между микроРНК и вирусами?

Существует несколько типов взаимодействия между miRNA и вирусами. Во-первых, некоторые вирусы (преимущественно ДНК-вирусы) кодируют миРНК, например вирус Эпштейна-Барра. Эти miRNA могут иметь различные функции или просто имитировать клеточные miRNA. Во-вторых, некоторые вирусы могут повышать или понижать экспрессию клеточных miRNA, чтобы избежать иммунного ответа.

Наконец, клеточные миРНК могут связываться с вирусной РНК, что может быть палкой о двух концах. С одной стороны, миРНК может полностью разрушить вирусную РНК, а с другой стороны, миРНК может просто замедлить репликацию вируса. Последнее может быть полезно для вируса, чтобы избежать быстрого иммунного ответа.

<img alt=" MicroRNA "height =" 1000 "src =" http://www.news-medical.net/image.axd?picture=2020%2f9%2fshutterstock_139219181.jpg "title =" MicroRNA "width =" 994 "/>

Изображение предоставлено: StudioMolekuul / Shutterstock.com

Почему медленная репликация полезна для вирусов на ранних стадиях заражения?

Основная цель вируса на первой стадии заражения – максимальное распространение в клетках-хозяевах. Только после получения достаточного количества «предварительно инфицированных» клеток вирус может начать основную фазу своей репликации.

Если иммунная система сможет обнаружить это на ранних стадиях, будет намного легче уничтожить инфицированные клетки и остановить инфекцию.

Как некоторые вирусы накапливают сайты связывания миРНК хозяина? Каковы преимущества этого для вируса?

Накопление сайтов связывания – это эволюционный процесс. Вкратце, каждый реплицированный вирус может нести свой профиль мутаций. Если эти мутации произойдут в сайтах связывания miRNA, этот вирус не сможет использовать преимущества замедления репликации, опосредованной miRNA, и, вероятно, не выживет.

В своем исследовании вы обнаружили миРНК клеток, которые способны связываться с геномами коронавируса. Не могли бы вы описать, как вы проводили свое исследование, которое привело к этому открытию?

Наше исследование проводилось в рамках биоинформатики. Используя инструменты прогнозирования мишеней miRNA, мы обнаружили miRNA с чрезвычайно высокой вероятностью связывания вирусной РНК.

После этого мы выполнили консервативный анализ сайтов связывания, то есть рассчитали частоту мутаций для каждого вируса и его сайтов связывания.

Наконец, мы проанализировали результаты секвенирования miRNA, выполненного Peng et al. (https://doi.org/10.1128/mBio.00198-11) и Моралес и др. (https://doi.org/10.1016/j.chom.2017.01.015) для легких мышей, инфицированных SARS-CoV. Здесь мы обнаружили, что экспрессия miRNA miR-21-3p повышается в 8 раз у инфицированных мышей.

Как ваше исследование может помочь нам в дальнейшем понимании SARS-CoV-2?

Мы считаем, что различные взаимодействия клеточных miRNA и вирусов могут раскрыть скрытые механизмы заражения коронавирусом.

<img alt=" Привязка к коронавирусу "height =" 750 "src =" http://www.news-medical.net/image.axd?picture=2020%2f9%2fshutterstock_1674430735.jpg "title =" Привязка к коронавирус "width =" 1000 "/>

Изображение предоставлено: Хуан Гертнер / Shutterstock.com

Считаете ли вы, что если мы сможем глубже понять сайт связывания MiRNA hsa-miR-21-3p, мы сможем устранить это и помочь контролировать репликацию SARS-CoV-2?

Это очень сложная проблема, которую можно решить исключительно путем тщательных экспериментов. С точки зрения биоинформатики это вполне вероятно.

Каковы следующие шаги вашего исследования?

Наиболее логичным продолжением наших исследований в этой области является экспериментальная проверка обнаруженных взаимодействий. Это должно быть сделано как in vitro так и in vivo .

Где читатели могут найти дополнительную информацию?

О Степане Нерсисяне

Научный сотрудник факультета биологии и биотехнологии НИУ ВШЭ. <img alt=" Степан Нерсисян "height =" 270 "src =" http://www.news-medical.net/image.axd?picture=2020%2f9%2fStepan_Bio.jpg "style =" float: right; "title = "Степан Нерсисян" width = "180" />

Его главные интересы – миРНК, транскриптомика и применение машинного обучения и прикладной статистики в биомедицинских исследованиях.