Противірусні інтерферони стимулюють активність клітинних генів, які допомагають SARS-CoV-2 проникати в клітку.
Будь-який вірус проникає в клітку, взаємодіючи з білками на її поверхні. Про новий коронавірус SARS-CoV-2 всі вже, напевно, вивчили, що білки його ліпідної оболонки (S-білки, що утворюють «корону» навколо вірусної частинки) взаємодіють з білком ACE2 - ангіотензинпревращающим ферментом, який сидить на мембрані клітин.
Але одного тільки ACE2 вірусу недостатньо: ми писали, що деяким коронавірусам, і SARS-CoV-2 в тому числі, для успішного проникнення потрібен ще один білок - TMPRSS2. Це теж фермент, який розрізає в певному місці вірусний S-білок: після розрізання S-білок отримує певний ступінь свободи - він змінює форму і може рухатися, взаємодіючи з ACE2 і допомагаючи вірусу потрапити в клітку.
Клітини нашого тіла відрізняються за молекулярним портретом: і всередині, і на поверхні у них одних білків може бути більше, а інших менше (або зовсім не бути). Буквально днями ми говорили про те, що ACE2 найбільше синтезують клітини легких, нирок і насінників. Можливо, що і по TMPRSS2 клітини теж відрізняються. І очевидно, що найбільш чутливими до вірусу будуть ті клітини, у яких є і ACE2, і TMPRSS2.
Безліч лабораторій по всьому світу вже не один рік вивчають, які гени в яких клітинах активні, а які ні; для цього використовують досить витончені методи, що дозволяють проаналізувати молекули РНК в одній-єдиній клітці. Генетична інформація з генів у ДНК копіюється спочатку в РНК, а потім на РНК вже синтезуються білки; тому, знаючи про те, скільки який РНК є в клітці, можна зрозуміти, які гени в ній працюють.
Співробітники Массачусетського технологічного інституту разом з колегами з цілого ряду інших наукових центрів, в тому числі і з Інституту Сенгера, що працюють над генетичними портретами клітин і тканин, використовували ці дані, щоб визначити, в яких з наших клітин працюють гени обох ферментів - і ACE2, і TMPRSS2.
Як відомо, новий коронавірус атакує в першу чергу ніс і легкі. Але і легкі, і слизові носи, складаються з різних типів клітин. І якщо в кожній клітині працює приблизно 20 тис. генів, то одночасно гени ACE2 і TMPRSS2 включені менш ніж у 10% клітин легких, носа і кишечника разом узятих. У статтях Cell і Nature Medicine говориться, що в носі це бокаловидні секреторні клітини, що виділяють слиз, і ресничні клітини; у легких - альвеолоцити (або пневмоцити) другого типу, вони виділяють речовини, що допомагають альвеолам залишатися розкритими. Крім того, обидва гена ACE2 і TMPRSS2 активні в кишечнику, в одній з груп клітин-ентероцитів, які всмоктують поживні речовини, а також клітинах, які є в рогівці ока. Так що можна припустити, що вірус може проникати в нас ще і через кишечник, і через очі.
Крім того, виявилося, що активність гена ACE2 залежить від інтерферонів. Як відомо, інтерферони - одні з головних противірусних білків: за допомогою інтерферонів клітина сигналізує, що вона заражена, і саме інтерферони запускають молекулярні процеси, які повинні обмежити інфекцію. Ми писали, що коронавіруси пригнічують інтерферонові сигнали, щоб їх не виявляли якомога довше. Однак насправді, ймовірно, все складніше.
У білка ACE2 є різні функції, і крім того, що він допомагає регулювати кров'яний тиск, він ще захищає легкі від пошкоджень. Відомо, що якщо білка ACE2 у клітин легких мало, вони важче переносять інфекції. Очевидно, інтерферони стимулюють ген ACE2, щоб захистити клітини від вірусу. Але SARS-CoV-2 потрібен саме ACE2. З одного боку, інтерферонові сигнали дійсно можуть обмежувати інфекцію, але з іншого боку, ті ж сигнали можуть допомагати вірусу проникати в клітини. Очевидно, розробляючи методи лікування коронавірусної інфекції, потрібно враховувати і ось ці особливості взаємин вірусу та імунітету.