Tartu Ülikooli molekulaarbioloogid avaldasid artikli, milles selgitatakse, kuidas aktiveeritakse koroonaviirus enne raku ründamist ja mis võiks aidata seda pidurdada. Mihkel Örd, Ilona Faustova ja professor Mart Loog võrdlesid praegust koroonapandeemiat põhjustava viiruse SARS-CoV-2 rakkutungimist soodustavaid mehhanisme teiste inimestele ohtlike koroonaviiruste ehk SARSi ja MERSi omadega. Täpsemalt olid vaatluse all piltidelt hästi tuttavad väljaulatuvad ogad viiruse pinnal ehk ogavalgud.

SARS-CoV-2 ogavalk koosneb kahest osast. Selle tipmine ots töötab otsekui andur, mis otsib sobivat rakku, millele kinnituda. Rakkude vahel aitavad infot vahetada mitmesugused valgud, mis saadavad välja ja võtavad vastu keemilisi signaale. Neid valke kasutavad ära ka viirused, et rakkudesse siseneda.

Üks valk, mis SARS-CoV-2 ogavalku kõnetab, on ensüüm furiin. Viimast leidub inimese organismis paljudes rakkudes ning ensüümi ülesanne on lõigata valke. Erinevad ensüümid mõjuvad erinevatele valkudele .

Muu hulgas lõikab furiin ka SARS-CoV-2 ogavalku, eemaldades selle otsas oleva niinimetatud andurina töötava osa. Seejärel alustab tööd ogavalgu allesjäänud osa, mis sulandub rakuümbrisega ja võimaldab viirusel rakku tungida.

"Paljud viirused kasutavad sarnast loogikat," selgitas biomeditsiini tehnoloogia doktorant Mihkel Örd. "Neil on retseptordomeen ja ühinemisdomeen, aga peremeesorganismi ensüümid, mida nad kasutavad, on erinevad. See mõjutab mingil määral ka seda, kuidas viirus organismis toimib."

Ördi sõnul avalduvad inimese eri kudedes erinevad ensüümid. Kuna furiin on avaldunud üle kogu inimkeha, saab viirus siseneda väga paljudesse erinevatesse rakkudesse. "Võib oletada, et sel põhjusel on viirus eriti agressiivne," märgib ta.

Rakkude jagunemise juurest viirust taltsutama

Molekulaarbioloogia vanemteadur Ilona Faustova ja Mihkel Örd uurivad igapäevaselt, mis ja kuidas mõjutab rakkude jagunemist. Seejuures on eraldi vaatluse all fosforüleerimine – keemiline reaktsioon, mille käigus lisatakse valgule fosfaatrühm . Selle tulemusel võib muutuda valkude esialgne ülesanne või aktiivsus ja tekib võimalus rakusiseseid protsesse teatud tingimustel kontrollida.

See, kuidas ensüümid valke töötlevad, sõltub valgu koostises olevatest aminohapete järjestuse mustritest ehk lühikestest motiividest. Valgud moodustuvad 20 erinevast aminohappest ja lühikesed reastatud aminohapete motiivid võivad kodeerida olulist bioloogilist infot.

Uue koroonaviiruse ogavalgu järjestuse uurimisel jäi Tartu teadlastele kohe silma, et selle kriitilise koha peal, kus ennustuse järgi peaks toimuma ogavalgu kaheks lõikamine, võib olla kolm eri ülesandega motiivi.

Kui koroonaviiruse levik võttis juba pandeemia mõõtmed, otsustasid Örd ja Faustova uurida, kas need ennustuslikud motiivid toimivad ka päriselt ning kuidas need võivad mõjutada viiruse elutsüklit.

"Tellisime koroonaviiruse DNA järjestused, sünteesisime ja eraldasime rakkudest valgud. Tegime mutatsioone, et tuvastada, millised on furiini suhtes tundlikud kohad ja kuidas fosforüleerimine neid mõjutab," kirjeldas Mihkel Örd. Viiruse ogavalgus on tema sõnul üle tuhande aminohappe, aga selle protsessi jaoks on tähtis üks väga väike osa. "Võtsime selle koha tähelepanu alla ja asusime seda lähemalt uurima."

Analüüsist selgus, et ühe motiivi puhul oli uues koroonaviiruses väga täpselt kodeeritud furiini lõikekoht. "Üllatav oli aga see, et furiin lõikas SARS-CoV-2 ogavalgu motiivi eriti hästi," märkis Ilona Faustova. Võrdlusena analüüsis uurimisrühm MERSi ja SARSi põhjustavates viirustes sisalduvaid motiive, mis erinevad uuest viirusest vaid natuke. Neid ei suutnud furiin üldse lõigata.

Faustova sõnul oli huvitav seegi, et lõikekohta ümbritsesid kaks teist motiivi, mille fosforüleerimine takistas täielikult furiinil ogavalgu lõikamist. "Need teadmised annavad uut infot selle kohta, millised protsessid võivad mõjutada viiruse elutsüklit ja miks on uus viirus eelmisest kahest edukam," selgitas vanemteadur.

Faustova lisas, et kuna uuritavad motiivid korduvad erinevates valkudes, võimaldab nende kirjeldamine teha ennustusi paljude valkude ülesannete ja regulatsiooni kohta. "Esmased avaldatud tulemused kinnitavad juba, et furiini pidurdavad ühendid ehk inhibiitorid takistavad viiruse SARS-CoV-2 paljunemist ning võivad potentsiaalselt olla kasutatavad ravimitena," märkis ta.

Viirusekriis kui teadussüsteemi proovikivi

Ilona Faustova sõnul avaldus koroonapandeemia ajal maailma teadlaskonna ühistöö võimekus. "Oleme uurinud aastaid just eri motiivide kodeeritud ensüümisignaale ja see andis meile võimaluse koroonaviiruse toimemehhanismide uurimisel panustada vastavalt meie ekspertiisile," selgitas ta.

Vanemteaduri sõnul toimisid samamoodi sajad teised laborid maailmas. Kriisiolukorras peatasid nad muud projektid ja keskendusid ühiselt uue viiruse uurimisele. "Viimase üheksa kuuga on maailma bioteadlased teinud tohutu läbimurde. Kunagi varem pole suudetud koondada kõiki jõude ja uurida nii üksikasjalikult läbi ühte kriitilist protsessi. Iga päev ilmub selles vallas kvaliteetseid teadustöid. See annab lootust, et koroonavaktsiini ja ravimiteni võib jõuda juba üsna pea."

Mart Loogi hinnangul võib tulevikku silmas pidades teha selle kõige põhjal kainestava järelduse, et loomadelt-lindudelt inimesele üle kanduvaid viiruseid võib tulevikus tulla veel ja isegi sagedamini. "Koroonapandeemia näitas, et suur osa teisi vajalikke uuringuid, näiteks vähiuuringud seiskus ühe viiruse tõttu," ütles ta. "Seepärast on inimkonnale oluliste probleemide lahendamiseks hädavajalik, et maailma bioteaduslik võimekus kasvaks oluliselt."

Selle jaoks peab Loog oluliseks, et rahastust suurendataks kordades. "Praeguste vahendite toel poleks võimalik mitut üheaegset või järjestikust kriisi lahendada," märkis ta.

Loog lisas, et järjest rohkem nähakse ka bioterrorismi kasvava julgeolekuriskina. Teadus peab uurijate sõnul olema terroristidest alati sammu ees, et seda tõkesta. Selleks on aga vaja teadusesse investeerida, leiavad nad.

Molekulaarbioloogid kirjutavad oma avastusest ajakirjas Scientific Reports.