Противовирусные интерфероны стимулируют активность клеточных генов, которые помогают SARS-CoV-2 проникать в клетку.

Любой вирус проникает в клетку, взаимодействуя с белками на её поверхности. Про новый коронавирус SARS-CoV-2 все уже, наверно, выучили, что белки его липидной оболочки (S-белки, образующие «корону» вокруг вирусной частицы) взаимодействуют с белком ACE2 – ангиотензинпревращающим ферментом, который сидит на мембране клеток.

Коронавирус SARS-CoV-2 под электронным микроскопом. (Фото: NIAID / Flickr.com) 

Но одного только ACE2 вирусу недостаточно: мы писали, что некоторым коронавирусам, и SARS-CoV-2 в том числе, для успешного проникновения нужен ещё один белок – TMPRSS2. Это тоже фермент, который разрезает в определённом месте вирусный S-белок: после разрезания S-белок получает определённую степень свободы – он меняет форму и может двигаться, взаимодействуя с ACE2 и помогая вирусу попасть в клетку.

Клетки нашего тела отличаются по молекулярному портрету: и внутри, и на поверхности у них одних белков может быть больше, а других меньше (или вовсе не быть). Буквально на днях мы говорили о том, что ACE2 больше всего синтезируют клетки лёгких, почек и семенников. Возможно, что и по TMPRSS2 клетки тоже отличаются. И очевидно, что наиболее чувствительными к вирусу будут те клетки, у которых есть и ACE2, и TMPRSS2.

Множество лабораторий по всему миру уже не один год изучают, какие гены в каких клетках активны, а какие нет; для этого используют довольно изощрённые методы, позволяющие проанализировать молекулы РНК в одной-единственной клетке. Генетическая информация с генов в ДНК копируется сначала в РНК, а потом на РНК уже синтезируются белки; поэтому, зная о том, сколько какой РНК есть в клетке, можно понять, какие гены в ней работают.

Сотрудники Массачусетского технологического института вместе с коллегами из целого ряда других научных центров, в том числе и из Института Сенгера, работающие над генетическими портретами клеток и тканей, использовали эти данные, чтобы определить, в каких из наших клеток работают гены обоих ферментов – и ACE2, и TMPRSS2.

Как известно, новый коронавирус атакует в первую очередь нос и лёгкие. Но и лёгкие, и слизистая носа, состоят из разных типов клеток. И если в каждой клетке работает примерно 20 тыс. генов, то одновременно гены ACE2 и TMPRSS2 включены менее чем у 10% клеток лёгких, носа и кишечника вместе взятых. В статьях в Cell и Nature Medicine говорится, что в носу это бокаловидные секреторные клетки, выделяющие слизь, и ресничные клетки; в лёгких – альвеолоциты (или пневмоциты) второго типа, они выделяют вещества, помогающие альвеолам оставаться раскрытыми. Кроме того, оба гена ACE2 и TMPRSS2 активны в кишечнике, в одной из групп клеток-энтероцитов, которые всасывают питательные вещества, а также клетках, которые есть в роговице глаза. Так что можно предположить, что вирус может проникать в нас ещё и через кишечник, и через глаза.

Кроме того, оказалось, что активность гена ACE2 зависит от интерферонов. Как известно, интерфероны – одни из главных противовирусных белков: с помощью интерферонов клетка сигнализирует, что она заражена, и именно интерфероны запускают молекулярные процессы, которые должны ограничить инфекцию. Мы писали, что коронавирусы подавляют интерфероновые сигналы, чтобы их не обнаруживали как можно дольше. Однако в действительности, вероятно, всё сложнее.

У белка ACE2 есть разные функции, и кроме того, что он помогает регулировать кровяное давление, он ещё защищает лёгкие от повреждений. Известно, что если белка ACE2 у клеток лёгких мало, они тяжёлее переносят инфекции. Очевидно, интерфероны стимулируют ген ACE2, чтобы защитить клетки от вируса. Но SARS-CoV-2 нужен именно ACE2. С одной стороны, интерфероновые сигналы действительно могут ограничивать инфекцию, но с другой стороны, те же сигналы могут помогать вирусу проникать в клетки. Очевидно, разрабатывая методы лечения коронавирусной инфекции, нужно учитывать и вот эти особенности взаимоотношений вируса и иммунитета.