Инфекция вируса гепатита В (HBV) – одна из основных причин хронических заболеваний печени, которая среди людей распространяется через кровь или другие жидкости организма. По данным ВОЗ, ежегодно в мире регистрируется 1,2 миллиона новых случаев инфицирования вирусом гепатита В. Вызываемые инфекции встречаются только у нескольких видов животных, включая человека и шимпанзе. Несмотря на близкое эволюционное родство с нами, обезьяны старого мира не восприимчивы к HBV-инфекции. В новом исследовании Токийского университета, опубликованном в журнале Nature Communications, ученые выяснили, почему обезьяны от природы устойчивы к инфекции HBV.
С помощью криоэлектронной микроскопии ученые раскрыли структуру мембранного рецептора, обнаруженного в клетках печени и называемого у макак натрий-таурохолатным ко-транспортирующим полипептидом (NTCP). Вирус гепатита В связывается с человеческим NTCP с помощью своего поверхностного белка preS1. Профессор Ваташи, автор работы, поясняет: «Мы определили способ связывания NTCP-preS1, при котором в человеческом NTCP (hNTCP) задействованы два функциональных участка. В отличие от этого, NTCP макаки (mNTCP) теряет обе функции связывания из-за стерических помех и нестабильности в состоянии связывания с preS1».
Чтобы понять этот «межвидовой барьер» передачи вируса, профессор Ваташи и его команда сравнили структуры hNTCP и mNTCP, выявив различия в аминокислотных остатках, критически важных для связывания HBV и проникновения в клетки печени. hNTCP и mNTCP имеют 96% аминокислотной гомологии, а 14 аминокислот различаются между двумя рецепторами. Ключевым отличием является громоздкая боковая цепь аргинина в положении 158 в mNTCP, которая препятствует глубокой вставке preS1 в карман желчных кислот NTCP. Для успешного проникновения вируса в клетки печени необходима аминокислота меньшего размера, например глицин, как в hNTCP.
Интересно, что замена глицина на аргинин в mNTCP произошла в положении, далеком от места связывания желчной кислоты. Профессор Ваташи добавляет: «Вероятно, животные эволюционировали, чтобы приобрести механизмы спасения от HBV-инфекции, не изменяя свою способность транспортировать желчные кислоты». Подобная молекулярная эволюция, направленная на спасение от вирусной инфекции, была отмечена и для других вирусных рецепторов».
В мире, где большинство случаев заражения HBV сосредоточено в странах с низким и средним уровнем дохода, высокая стоимость лечения представляет собой не только кризис в здравоохранении, но и экономическое бремя, которое отражается на обществе. Это исследование проливает свет на то, как естественная эволюция наделила некоторые виды защитой от этого изнурительного заболевания, и знаменует собой важнейший шаг в нашем понимании вирусных взаимодействий.
Разгадав структуру mNTCP и определив аминокислоты, которые способствуют проникновению вируса в клетки печени, ученые открыли путь к новым терапевтическим возможностям. Кроме того, результаты исследования выходят за рамки HBV, предлагая критически важные сведения о других вирусах, включая SARS-CoV-2, и их способности преодолевать видовые барьеры. Эта работа не только углубляет понимание динамики развития вирусов, но и служит важнейшим инструментом в постоянном стремлении предсказать и предотвратить будущие пандемии.
[Фото: ru.123rf.com]
