Študujem vírusy a len ťažko nájdeme osobu na svete, ktorej život nebol ovplyvnený vírusmi počas posledného roku. Táto pandémia bola veľmi krutou pripomienkou toho, ako je dôležité porozumieť mechanizmom interakcie medzi týmto vírusom a jeho hostiteľom počas infekcie.

Vírusy neinfikujú iba ľudí a zvieratá, ale tiež všetky organizmy naprieč troma doménami života, čo znamená, že infikujú eukaryotické bunky, ako aj archeóny a baktérie. Tradične sa na vírusy pozeralo vždy ako na „zabíjacie stroje“, ktoré infikujú hostiteľa s cieľom reprodukcie a následne zničia hostiteľa počas procesu nazývaného lýtický cyklus. Avšak, v posledných rokoch došlo k zmene paradigmy, pretože vírusy môžu mať aj rôzne životné cykly a môžu mať potenciálne pozitívne účinky na evolučnú trajektóriu hostiteľa.

Vírusy napríklad môžu produkovať lyzogenické životné cykly, kde injektujú svoj genóm, ktorý sa integruje do chromozómu hostiteľa. Vírusy sa reprodukujú spolu s bunkami, až kým nedôjde k environmentálnemu spúšťu, ktorý spôsobí, že vírus prejde z lyzogenického do lýtického cyklu. Alternatívne môže hostiteľ nájsť spôsob, ako odstrániť infekčné uzliny z vírusového genómu a genetická informácia vírusu zostane integrovaná v chromozóme hostiteľa ako neaktívny pro-vírus.

Vírusy môžu tiež produkovať chronické životné cykly, čo znamená, že vírus infikuje bunku a neustále produkuje potomstvo, ale bez ničenia hostiteľa. Tento cyklus je veľmi zaujímavý, pretože ukazuje, že vírusy a hostitelia si našli cestu, ako koexistovať a úspešne sa reprodukovať bez toho, aby si navzájom ublížili.

Výskum sa zameriava na vírusy archeónov, ktoré sú jednou z najrozmanitejších, no stále najmenej študovaných skupín, kde sa zdá, že chronické životné cykly sú skôr normou než výnimkou. Cieľom je pochopiť, ako dochádza k tejto chronickej infekcii a ako vírus a hostiteľ interagujú počas infekcie. Skúmame, ako tento dlhodobý vzťah vírusu a hostiteľa ovplyvňuje koevolúciu týchto dvoch partnerov.

Aby sme mohli odpovedať na výskumné otázky, najprv musíme zriadiť stabilný systém vírusu a hostiteľa, ktorý môžeme reprodukovať a manipulovať v laboratóriu. Ďalej potrebujeme charakterizovať chronickú infekciu a posúdiť, aký má dopad na hostiteľa a vírus. Taktiež musíme identifikovať špecifické gény a mechanizmy, ktoré umožňujú túto existenciu vírusu a hostiteľa.

Na tento účel sme museli ísť do terénu a zbierať enviromentálne vzorky, z ktorých sme sa snažili izolovať a obohatiť vírusy archeónov, ktoré produkujú chronické infekcie. Pri chronických infekciách, ktoré sú pomerne zriedkavé a ťažko detegovateľné, sme vyvinuli špecifické metódy na ich detekciu v týchto vzorkách.

Kombináciou klasických molekulárnych techník, ako je kvantitatívna PCR, sme mohli zistiť množstvo produkovaného vírusového proteínu a aký má dopad na hostiteľa a vírus počas chronickej infekcie. Spojili sme to s technológiami sekvenovania novej generácie, ako je sekvenovanie RNA, ktoré nám umožňuje identifikovať špecifické gény v genóme hostiteľa, ktoré sú regulované vírusovou infekciou.

Naše výsledky ukázali, že charakterizovaná vírusová infekcia bola úplne iná ako akákoľvek iná chronická infekcia, o ktorej sa doteraz vedelo. Po prvé, vírus produkoval mimoriadne veľké množstvo vírusových častíc, porovnateľné s lýtickou infekciou, ale bez ničenia hostiteľa. Po druhé, vírusová infekcia úplne preprogramovala transkripčný program bunky, a to znamená, že viac ako tretina genómu hostiteľa bola odlišne exprimovaná pod vplyvom vírusovej infekcie.

Nešlo však o náhodný proces. Objavili sme, že špecificky cieľuje vírusovo-podobné sekvencie, ktoré už sú prítomné v genóme hostiteľa a sú považované za zvyšky starých infekcií, ktoré hostiteľ prekonal a začlenil tieto gény do svojho genómu na poskytnutie neznámej selekčnej výhody.

Vytvorili sme mutantné kmene týchto vírusovo-podobných regiónov v chromozóme hostiteľa a pozorovali sme, že keď infikované naším vírusom, prejavili sa presnejšie príznaky vírusovej infekcie, čo sa prejavilo ako významné spomalenie rastu.

Tieto zistenia naznačujú, že tieto vírusovo-podobné regióny už prítomné v chromozóme hostiteľa kódujú nové a neznáme obranné mechanizmy, ktoré poskytujú hostiteľovi nie len stabilitu, ale aj umožňujú vývoj tejto koexistencie medzi vírusom a hostiteľom.

V minulosti sa chronické infekcie považovali za zriedkavé v prírode, s malým účinkom na hostiteľa a nízkou výnosnosťou vírusového potomstva. Avšak naše objavy ukazujú, že náš vírus môže úplne preformovať metabolizmus hostiteľa a produkovať neuveriteľne veľké množstvo vírusových častíc. Ešte zaujímavejšie je, že výsledok infekcie silne závisí na interakcii vírusov medzi infikujúcim vírusom a vírusovo-podobnými sekvenciami už prítomnými v hostiteľovi. Toto otvára úplne novú dimenziu, ktorú je potrebné preskúmať na porozumenie interakcií vírusov, pretože tieto vírusovo-podobné sekvencie predstavujú pozitívny znak pre hostiteľa, ktorý mu umožňuje stanoviť túto koexistenciu, z ktorej obaja, vírus aj hostiteľ, môžu profitovať.

Zatiaľ sme charakterizovali, že tieto vírusovo-podobné sekvencie sprostredkovávajú interakcie vírusov, ale ešte musíme identifikovať špecifické gény a základné metabolické a molekulárne mechanizmy, ktoré sú za týmto systémom. Odkrytím týchto špecifických génov a pochopením interakcie vírusov by sme mohli získať veľmi užitočný nástroj, ktorý by nám umožnil regulovať výsledok vírusovej infekcie. Taktiež by nám to mohlo otvoriť cestu k novým riešeniam pre vírusové ochorenia prostredníctvom terapií založených na interakciách vírusov.

Zdroj informácii: https://lt.org