- Poznaliśmy właściwości jednego z enzymów wirusa zika – mówi dr hab. Marcin Sieńczyk z Wydziału Chemicznego PWr.  Ciekawego odkrycia dokonali wspólnie z naukowcami z Uniwersytetu Jagiellońskiego i Uniwersytetu Gdańskiego

Badania rozpoczęli na początku 2016 roku, kiedy pojawiły się doniesienia o kolejnych krajach, w których stwierdzono obecność wirusa.  - Zika była znana od bardzo dawna, na pewno już w latach 40. Wykryto ją w Afryce u makaków, ale nie była postrzegana jako niebezpieczny wirus. Sytuacja uległa diametralnej zmianie, gdy okazało się, że u ludzi może wywoływać groźne choroby, a nawet śmierć. Szczególnie groźny jest dla kobiet w ciąży, bo powoduje deformację płodu - mówi dr Marcin Sieńczyk z Zakładu Chemii Medycznej i Mikrobiologii PWr. - Pierwotnie sądzono, że zika przenoszona jest wyłącznie przez komary. Ostatnie doniesienia wskazują, że zarazić się można także drogą płciową. Niestety przez te wszystkie lata nie opracowano żadnego lekarstwa czy skutecznej szczepionki – dodaje naukowiec.

Wirusy badali już wcześniej

Badacze z Politechniki Wrocławskiej oraz zespół z Uniwersytetu Gdańskiego i biochemicy z Uniwersytetu Jagiellońskiego połączyli siły, żeby rozpracować specyficzność ważnego wirusowego enzymu. – Każdy z ośrodków specjalizuje się trochę w czymś innym, dlatego mogliśmy do tematu podejść z różnych stron. Stworzyliśmy konsorcjum naukowe, w którym wykorzystaliśmy wiedzę i doświadczenie z zakresu wirusologii, chemii medycznej i analitycznej – wyjaśnia dr Sieńczyk.  W Krakowie, pod kierownictwem dra hab. Krzysztofa Pyrcia, pracowano nad biologiczną częścią badań, Zespoły prof. Adama Lesnera w Gdańsku i dra hab. Marcina Sieńczyka we Wrocławiu przeprowadziły syntezę kolekcji substratów, badania ich aktywności oraz stworzyły model ich wiązania przez białko.

Już wcześniej zespół dra Sieńczyka w ramach grantu z  Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego zajmował się opracowywaniem związków chemicznych o działaniu przeciwwirusowym. Badali wtedy wirusa żółtaczki typu C, herpeswirusy, wirusa Zachodniego Nilu i wirusa grypy. – Dzięki temu mieliśmy już sporą wiedzę na temat wirusów. Ich wspólną cechą jest to, że w swoim genomie zawierają minimalną ilość informacji niezbędną do tego, aby wirus namnożył się w komórce i nowe kopie wypuścił na zewnątrz – tłumaczy dr Sieńczyk.

Jak dopasowywanie puzzli

Naukowiec wyjaśnia, że gdy wirus zika wnika do wnętrza komórki, produkowane jest gigantyczne białko (poliproteina), którego jedną składową jest enzym proteolityczny. To on odpowiedzialny jest m.in. za precyzyjne wycinanie z poliproteiny odpowiednich fragmentów – białek, które pełnią określone funkcje. Zahamowanie aktywności tego enzymu sprawia, iż cykl życiowy wirusa zostaje zablokowany. - Chodzi o to, żeby dowiedzieć się, jak dokładnie enzym działa w komórce. Czy pełni jakąś dodatkową rolę? Jak go skutecznie dezaktywować, żeby wirus się nie namnażał – mówi badacz z PWr.
Dr Marcin Sieńczyk: - Zika należy do flawiwirusów, do tej samej rodziny co wirus Zachodniego Nilu czy wirus dengi. Są do siebie bardzo podobne. Wcześniej była już nam znana sekwencja genomu ziki. Mieliśmy jednak problem, jak otrzymać aktywny enzym wirusa.

Naukowcy musieli zaprojektować i wyprodukować proteazę wirusa ziki. Wykorzystali do tego technikę modelowania molekularnego oraz procedurę produkcji rekombinowanych białek. Spośród kilku zaprojektowanych konstruktów enzymu udało się wybrać ten, który „działał”. Kolejnym krokiem były badania specyficzności substratowej enzymu. -  Skoro udało nam się go otrzymać, musieliśmy sprawdzić, substraty o jakiej strukturze będą do niego najlepiej pasować. Wyobraźmy sobie, że enzym to taka kula, w której znajdują się wnęki o różnym kształcie i różnej wielkości. Do każdej z nich pasuje inny klocek, czyli inna część cząsteczki substratu. To trochę jak układanie puzzli - chodzi o to, żeby znaleźć najlepiej dopasowane elementy, aż pojawi się pełen obrazek – wyjaśnia dr Sieńczyk. 

Powstrzymać zikę

Naukowcy ustalili, jakie cząsteczki chemiczne pasują do centrum aktywnego enzymu. Swoje osiągnięcia opublikowali w październiku br. w czasopiśmie branżowym FEBS Letters (wersja elektroniczna dostępna tutaj). Teraz wrocławscy badacze pracują nad inhibitorami, czyli małymi związkami chemicznym, które będą w stanie zablokować działanie enzymu, a tym samym rozwój wirusa ziki. Wyniki ich badań pomogą w opracowaniu skutecznego leku.

W badaniach uczestniczyli: ze strony Politechniki Wrocławskiej – dr hab. Marcin Sieńczyk, dr inż. Renata Grzywa, doktoranci – Marcin Skoreński i Maria Łęcka; z Uniwersytetu Gdańskiego - prof. Adam Lesner, dr hab. Magdalena Wysocka, dr Natalia Gruba; z Uniwersytetu Jagiellońskiego - dr hab. Krzysztof Pyrć, doktoranci - Jose Ignacio Rodriguez Martinez i Michał Burmistrz.

Iwona Szajner