Обнаружен загадочный «ген в гене» в вирусе SARS-CoV-2

Международная группа исследователей обнаружила таинственный ген в генетическом коде коронавируса SARS-CoV-2 – сегмент генома, буквально спрятанный от глаз и остававшийся незамеченный вплоть до сегодняшнего дня. Скрытый ген мог способствовать пандемическому масштабу вирусной инфекции. О научной работе, опубликованной в журнале eLife, кратко рассказывается в пресс-релизе на Phys.org.

Ген, получивший название ORF3d – образец так называемого перекрывающегося гена, то есть «гена в гене», удачно спрятанного среди нуклеотидов.

В РНК-геноме коронавируса содержится около 15 генов — участков РНК, в которых закодирована аминокислотная последовательность того или иного белка. Каждой аминокислоте соответствует определенная комбинация из трех нуклеотидов, называемых триплетами. Последовательность из триплетов, способная кодировать белок, называется открытой рамкой считывания (ORF). Однако может возникнуть ситуация, когда смещение на один или два нуклеотида порождает внутри гена новую рамку считывания, которая кодирует совершенно другую аминокислотную последовательность. Перекрывающиеся ORF встречаются довольно редко, однако увеличивают число белков, которые способны синтезировать вирусы.

ORF обычно определяются триплетами, называемые стартовыми и стоп-кодонами. Они показывают, где начинать считывать информацию для синтеза белка и где заканчивать синтез. Однако иногда рядом стоящие нуклеотиды из разных триплетов чисто случайно образуют комбинацию, характерную для таких кодонов. Это осложняет поиск перекрывающихся ORF.

Ученые обратили внимание на ORF3d, поскольку он кодировал слишком длинную пептидную цепь, чем если бы это была случайная рамка считывания. Существование достаточно протяженной ORF обычно указывает на существование в данном участке ДНК или РНК (в случае коронавирусов) гена.

«С точки зрения размера генома, SARS — CoV -2 и его родственники – одни из самых длинных существующих РНК-вирусов , – говорит биоинформатик Чейз Нельсон из Американского музея естественной истории. – Возможно, из-за этого они чаще, чем другие РНК-вирусы, совершают «генетические трюки».

ORF3d способен вызывать сильный ответ антител у пациентов с COVID-19, что означает, что он кодирует белок, вырабатываемый в ходе инфицирования человека. Кроме того, он нераспознаваем для иммунных Т-клеток, и специалисты считают, что это может давать коронавирусу преимущества в усилении пандемического потенциала.

Вообще, у вирусов довольно часто встречаются перекрывающиеся гены, поэтому само по себе их открытие в новом коронавирусе не удивительно. Однако их довольно сложно найти в нуклеотидной последовательности, поскольку системы сканирования генома часто пропускают их, «проходя» через генетический код, ведь они запрограммированы на поиск индивидуальных генов. В случае с вирусами типа SARS-CoV-2 это может стать причиной появления слепого пятна. Сегодня ученые всего мира стараются узнать как можно больше о вирусе, спровоцировавшем глобальную пандемию, и хотя некоторые аспекты его генетического профиля уже известны (например, что он не был сделан искусственно в лаборатории), слишком многое еще предстоит выяснить.

«Не найденные пока перекрывающиеся гены оставляют незамеченными важные аспекты биологии вируса, – комментирует Нельсон. – Они могут отвечать за распространение вируса, его быструю репликацию или подавление иммунитета хозяина».

Пока что исследователям удалось выяснить, что ORF3d был известен ранее, но только в одном варианте коронавируса, который поражает обитающих в Гуанси панголинов.

Точно известно о ORF3d то, что он вызывает сильную гуморальную иммунную реакцию. Провоцирует ли он также выработку Т-клеток и какую еще цель он может преследовать – пока остается загадкой. Ген может быть относительно неопасным, а может и нет. По словам авторов исследования, маловероятно, что ORF3d будет обнаружен Т-клеточной иммунной реакцией в отличие от гуморальной (связанной с выработкой антител). Но одно можно сказать точно: обнаружение нового гена у вируса, в котором пока известно всего лишь 15 генов, – это невероятно важное открытие. Насколько важное – предстоит разобраться в ближайшее время.