Избыток РНК, образующийся при заражении поксвирусами, способен напрямую повреждать митохондрии — клеточные структуры, вырабатывающие основную часть необходимой энергии. К такому выводу пришли исследователи Колледжа ветеринарной медицины и биомедицинских наук Техасского университета A&M. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Обычно клетки постоянно синтезируют и разрушают РНК. Этот процесс помогает регулировать производство белков, удалять дефектные молекулы и контролировать иммунные реакции. Однако при вирусной инфекции образование РНК может превысить возможности клеточных систем очистки, из-за чего избыток материала начинает мешать работе митохондрий.
Особенно много РНК появляется во время размножения вирусов. Двухцепочечная РНК служит сигналом тревоги для иммунной системы, но учёные обнаружили, что повреждать митохондрии способна и матричная РНК — обычный компонент клеток, который переносит инструкции для синтеза белков. «МРНК является нормальным компонентом наших клеток, но, как и многое полезное, при избытке она может стать проблемой. Когда РНК, включая мРНК, накапливается в слишком больших количествах, она способна повреждать митохондрии и мешать клетке вырабатывать энергию», — сказал профессор кафедры ветеринарной патобиологии Джилонг Ян.
Эксперименты показали, что разрушение митохондрий не обязательно связано с иммунным ответом. Исследователи изолировали митохондрии и добавили к ним РНК, после чего зафиксировали повреждения. «Когда мы изолировали только митохондрии и добавили РНК, мы всё равно увидели повреждение. Именно тогда стало понятно, что это может быть ранее неизвестной клеточной реакцией на РНК», — отметил первый автор работы Джамал Брахим Белхауари.
Нарушения работы митохондрий возникали ещё до выраженной активации иммунитета и не зависели от обычных иммунных путей, включающихся при инфекции. Учёные предполагают, что отрицательно заряженная РНК может скапливаться возле митохондрий и нарушать электрический баланс на их внутренних мембранах. Этот баланс необходим для выработки АТФ — основной энергетической молекулы клетки, однако точный механизм воздействия пока не установлен.
Поксвирусы, к которым относятся возбудители натуральной оспы и оспы обезьян, вероятно, используют системы удаления РНК, чтобы поддерживать её уровень в заражённой клетке. Это важно для самого вируса: повреждённая клетка хуже производит энергию и белки, необходимые для размножения. «Если клетка нездорова, вирус будет размножаться хуже. Вирусу нужно сохранять баланс РНК внутри клетки», — пояснил Ян.
Открытие может иметь значение не только для изучения инфекций. Избыточное накопление РНК наблюдается при некоторых видах рака, нейродегенеративных заболеваниях и состояниях, связанных со старением, поэтому оно может быть одним из источников митохондриального стресса. Исследователи также считают, что результаты помогут совершенствовать РНК-терапии и мРНК-вакцины, хотя работа не доказывает, что существующие мРНК-вакцины вызывают повреждение митохондрий у людей. Исследование частично поддержали Национальный институт аллергии и инфекционных заболеваний и Техасский университет A&M.