Что такое ингибирование вирусов
Филовирусы Марбург и Эбола обычно изучаются параллельно — из-за практически идентичной структуры. Оба вызывают высокую смертность, передаются через жидкости организма, и против них нет зарегистрированных лекарств. Во всех случаях симптомы проявляются не сразу (примерно через 7—10 дней), и всё это временя человек ничего не подозревает, заражая других.
Против данных микроорганизмов уже существует вакцина: препарат на основе антигенов либо ослабленных частей вируса. Однако это не лекарство, а профилактика: даже если вакцинация была своевременно проведена, она не всегда помогает. Для действенной борьбы с заболеванием ученые из НИОХ СО РАН планируют использовать ингибиторы — вещества, блокирующие ту или иную стадию жизненного цикла патогенного организма.
Обычно ингибитор встраивается в вирус или связывается, например, с его жизненно важными белками. У патогенного организма всё работает как часы: малейшее вмешательство может привести к нарушению работы и вызвать гибель. На разработку новых эффективных противовирусных препаратов с более широким спектром активности был выделен грант РНФ (поддержка исследования осуществляется в рамках Президентской программы исследовательских проектов - прим. ред. RSCF.ru).
— Когда вирус попадает в организм, то проходит там несколько стадий: прикрепление к клетке хозяина, проникновение, размножение и выход к другой клетке, — рассказывает научный сотрудник НИОХ СО РАН кандидат химических наук Анастасия Соколова. — Мы не нацелены на конкретную стадию: главное — уничтожить вирус.
Для создания ингибиторов ученые выбрали два вещества: камфору и борнеол. Первая в чистом виде не проявляет противовирусных свойств, но если в нее что-то добавить, внося изменения в структуру, можно получить много соединений против различных заболеваний. Ранее уже было подтверждено: производные камфоры и борнеола проявляют выраженную противовирусную активность в отношении гриппа. Недавно сибирские исследователи провели эксперименты, показавшие, что соединения на основе камфоры ингибируют вирус Марбург на псевдовирусных системах (основанных на рекомбинантных вирусных частицах, которые физиологически практически идентичны природным, но биологически безопасны). Схожесть с Эболой позволяет предположить высокую вероятность победы над обоими микроорганизмами.
— Пока проведены эксперименты только на псевдовирусных системах, содержащих поверхностные гликопротеиды (сложные белки), ответственные за вход вируса в клетку, — поясняет исследовательница. — Такой подход более безопасен, и если соединение ингибирует данную систему, есть предпосылки к победе над болезнетворным агентом.
— Сложно ответить, как именно данные соединения борются с вирусом, ведь исследования только начались, — добавляет Анастасия Соколова. — Чтобы более-менее понять механизм действия препарата против гриппа, у нас ушло около пяти лет. Здесь мы работаем всего год, и пока задача — подтвердить эффективность соединений. На клетках это сделать уже удалось, а на морских свинках — еще нет, так что о клинических испытаниях говорить рано.
Еще одна немаловажная польза такого исследования — предотвращение возможных биотеррористических атак: преднамеренного использования вирусов или бактерий в качестве средства, вызывающего массовые заболевания.
Так, после завершения программы глобальной ликвидации оспы на Земле и отмены вакцинации в 1980 году более половины людей не имеет иммунитета против ортопоксвирусных инфекций. В 1972 году была подписана Конвенция о биологическом оружии, которая запрещала производство и накопление биологического оружия, однако риск биотеррористических атак существует до сих пор.
— С низкомолекулярными (весом меньше 1 000 г/моль) ингибиторами в нашей стране и даже мире ученые работают достаточно редко, что опять же связано с недостатком необходимых лабораторий, — заключает исследовательница. — Также камфора и борнеол — сравнительно недорогое и нетоксичное природное сырье: данные вещества давно используются в косметике и парфюмерии.
Информация
Добавить в ЗАКЛАДКИПоделиться: |
Ингибиторы вирусов в растенияхВ литературе нет данных о том, что виды растений, содержащие фонолы в высокой концентрации, каким-то образом защищены и природе от вирусной инфекции. Многие виды розоцветных обычно инфицируются рядом вирусов, и тем не менее экстракты из этих растений большей частью являются сильными ингибиторами вирусов, Водные экстракты из мацерированпых листьев, стеблей и корней растений земляники содержат достаточное количество таншшов, чтобы осадить все растительные белки из экстракта [107]. Более того, Чео и Линдер [358] показали, что инфильтрация дубильной кислоты в семядоли огурца увеличивает образование ВТМ в таких листьях, хотя число наблюдаемых поражений, которые выявляются иод-крахмальной пробой, уменьшается. При подобного рода обработке оказывается таюке возможным системное передвижение ВТМ. В отличие от многих других ингибиторов препараты дубильной кислоты не обнаруживают ингибирующей активности при натирании листьев непосредственно после заражения [1765].[ . ] В 1940 г. Вудс [1934] показал, что га-аминобензошгая кислота может ■снимать иш’ибирующий эффект стрептоцида па рост гемолитического стрептококка. Он предположил, что стрептоцид вызывает конкурентное ингибирование фермента, действие которого зависит от присутствия га-аминобензойпой кислоты, и что это ингибирование обусловлено структурным сходством между стрептоцидом и и-амино бензойной кислотой. С тех нор много усилий было направлено на получение и исследование синтетических аналогов нормальных метаболитов с целыо выяснить, могут ли они служить ингибиторами роста in vivo, в особенности роста вирусов и опухолевых клеток. Никаких существенных практических успехов в этой области еще не достигнуто. Многие соединения этого типа были также исследованы в отношении возможного специфического ингибирования вирусов, находящихся в растениях. И в этом случае каких-либо значительных практических результатов до сих пор нс получено, однако некоторые группы соединений оказались очень интересными в качестве рабочего инструмента, могущего быть использованным при изучении процессов, происходящих при репликации вируса. Имеющиеся в нашем распоряжении методы исследования соединений этого типа подробно рассмотрены нами в другой работе [1183].[ . ] Сок из растений видов рода Phytolacca является одним из наиболее сильно действующих ингибиторов, известных среди высших растений, и одним из немногих, чья химическая природа изучена. Из сока P. esculenta Кассанис и Клечковский [940] изолировали ингибитор, который, судя по его химическому составу, можно было считать гликопротеидом. Изоэлектрическая точка этого материала примерно соответствует pH 7,0, и он связывается с ВТМ. При соответствующих условиях этот ингибитор осаждал ВТМ в виде-паракристаллических нитей, а также вирус кустистой карликовости томатов. При смешивании с ВТМ и с некоторыми другими вирусами этот ингибитор вызывал немедленное уменьшение инфекционности. При разбавлении таких смесей инфекционность вновь становилась нормальной. Работы более позднего времени позволяют предполагать, что ингибитор представляет собой основной белок с молекулярной массой 13 ООО, а не гликопротеид. Лизин составляет 12% массы молекулы ингибитора. Биологическая активность ингибитора исчезает при сукципюшровашга свободных аминогрупп.[ . ] Это вещество обладает также антигрибной активностью. Ингибитор был эффективен против нескольких вирусов, если его разбрызгивали на листья по рапсе чем за два дня до инокуляции и не позднее чем через один донь после нее. В противоположность трихотецину трихотеколои и ацетилтрихотеколоп более эффективно предотвращали заражение N. rustica, чем заражение Phaseolus vulgaris. Следовательно, относительная эффективность этих ингибиторов зависит скорее от видовых различий между инокулированш.ши растениями, чем от вируса (исследованы были ВТМ, вирус кустистой карликовости томатов и вирус некроза табака). На основании полученных результатов можно предположить, что ингибитор действует на растение-хозяина, а но па вирус. Однако не исключено также, что эти соединения, попадая па лист, могут быть превращены под действием определенных видов растепий-хозяев либо в инертные вещества, либо в обладающие активностью ингибиторы, действующие непосредственно на вирус или на синтез вируса. Брэдли и Ганопгг [254] доказали, что трихотецин, разбрызганный на листья табака в концентрациях, безвредных для растения, защищает большую часть растений от заражения У-вирусом картофеля, переносимого тлями.[ . ] Вероятнее всего, утрата вирусом инфекционности для одного растения-хозяина в результате пассажа на другом объясняется присутствием ингибитора, а не каким-либо изменением свойств самого вируса. Так, вирус мозаики арбуза вызывает местные некрозы у растений Chenopodium amaraniicolor и может быть легко передай на другие растения этого вида. Однако обратный перенос вируса с помощью экстрактов инфицированных растений Ch, атагап-ticolor видам сем.[ . ] Из части апикальной меристемы может вырасти растение, свободное от вируса. С тех пор как Морел в 1948 г. [1232] предложил этот метод, он стал широко использоваться (см., например, [931, 1067, 1234, 1235]). Холдинге [81.1] перечисляет 22 вируса, от которых удалось таким способом освободить по крайней мере один вид растения-хозяина. Коммерческие сорта ревеня удалось освободить от пяти вирусов, которыми они обычно бхлвают заражены [1855]. Метод культивирования апикальной меристемы успешно применяется в работе с теми растениями, которые не выдерживают тепловой обработки. Иногда этот метод дает хорошие результаты в сочетании с тепловой обработкой; при этом используется апикальная меристема прогретых растений. В борьбе с теми вирусами, от которых трудно освободиться, молото использовать ингибиторы, подавляющие размножение вируса. Их вводят в питательную среду. Квок [1373] для освобождения картофеля от X- и -вирусов вводил в среду 2,4-Д в концентрации 0,1 ч. на млн. Кассанис и Тинсли [951] подобным же образом использовали 2-тиоурацил для уничтожения У-вируса картофеля.[ . ] Значительные усилия были затрачены на поиски таких ингибиторов, которые, блокируя заражение растений и процесс репродукции вирусов, давали бы прямой эффект в смысло защиты культуры от вирусов, подобно тому как фунгициды защищают растения от патогенных грибов.[ . ] Добавление 0,1—1%-ного бентонита к неочищенному соку растений Erlgeron glaucus Кег., инфицированных вирусом кольцевой пятнистости томатов, облегчало передачу вируса на растения фасоли, но затрудняло его передачу на некоторые другие растения-хозяева [1964]. Применение магниевого бентонита облегчает передачу вируса от одних растений папоротника к другим [844]. Трисиликат магния — главный компонент бентонита — также увеличивает число местных поражений, вызываемых некоторыми вирусами на определенных растениях-хозяевах [754]. Эти вещества, вероятно, действуют, по крайней мере частично, адсорбируя ингибиторы вируса, содержащиеся в неочищенном соке, и, кроме того, функционируя как абразивные материалы [898].[ . ] Другая причина, заставляющая использовать для выделения вируса лишь определенные части инфицированного растения, состоит в том, чтобы избежать накопления высоких концентраций ингибиторов, а также веществ, которые могли бы адсорбироваться иа вирусе; такие вещества крайне трудно удалять. В молодых растениях содержание таких веществ часто бывает низким, и поэтому вирусы в некоторых случаях можно выделять только из такой ткани.[ . ] При использовании механических, способов передачи с целью выявления присутствия вируса как возбудителя данного заболевания необходимо иметь в виду основные иричины, которые могут привести к появлению отрицательных результатов. Эти причины таковы: 1) присутствие ингибиторов в отжатом соке растений; 2) низкая концентрация вируса или слабо выраженная чувствительность растения-хозяина; 3) нестабильность вируса в экстрактах из листьев.[ . ] О физической или биохимической основе устойчивости к заражению известно мало. Быть может, в некоторых случаях определенную роль играют количество эктодесм и их величина (стр. 123). Симонс и Мосс [1592] не обнаружили различий в толщине кутикулы между сортами перца, восприимчивыми к У-вирусу, и устойчивым сортом Итальянский Е1. Прививка черенков устойчивого сорта на растения, восприимчивые к вирусу, не влияла на устойчивость или восприимчивость. Тли Myzus persicae одинаково питались как па устойчивых, так и на восприимчивых сортах. При инокуляции восприимчивых растений высушенным из замороженного состояния экстрактом неочищенного сока устойчивых растений, производимой механически или при помощи тлей, восприимчивость понижалась. Симонс и Мосс высказали предположение, что устойчивость растений сорта Итальянский Е1 связана с присутствием в соке какого-то ингибитора вируса. Однако наличие такого ингибитора в экстрактах листьев еще не означает, что этот ингибитор действует и в интактных растениях. Ие было получено доказательств того, что ингибитор, специфически действующий против У-вируса, присутствует в других устойчивых сортах перца [402]. Различные сорта перца различаются по устойчивости к различным штаммам вируса [1590]. Хукеру и Киму [831] ие удалось обнаружить различий в содержании ингибитора Х-вируса картофеля между сортами картофеля, толерантными, сверхчувствительными или иммунными к X-виру су.[ . ] Подавление или стимуляция роста, вероятно, наиболее характерные -симптомы вирусных болезней растений. Многих исследователей привлекала идея, согласно которой вирусы каким-то образом изменяют действие гормонов, тем самым влияя на ход развития болезни. Сравнительно недавно был сделан значительный шаг вперед в изучении природных соединений, которые являются стимуляторами и ингибиторами роста или служат факторами ■органогенеза. Сейчас известны три типа стимуляторов роста: ауксины, цитокинины и гиббереллиньг. Представители каждой из этих групп были изучены химически и биологически на изолированных тканях или органах в условиях контролируемого роста. В интактном растеиии, однако, действие этих веществ на рост и физиологическую активность может быть самым различным [1063]. Их функции до некоторой степени перекрываются, а взаимодействия оказываются весьма сложными. Влияние этих веществ на тот или иной процесс может быть сходным, синергичным или антагонистическим. Помимо действия в интактпых растениях, цитокинины влияют на ряд физиологических процессов в изолированных листьях. Они задерживают староние листьев, продлевают синтез белка и РНК, регулируют транспорт питательных веществ и повышают устойчивость изолированных листьев к высокой температуре. Гиббереллины оказывают в некоторых случаях сходное действие.[ . ] При инокуляции необходимо исследовать влияние различных добавок к инокулуму, таких, как фосфат или восстанавливающие агенты (например, сульфит или цистеин), а также бентонит. Ипокулум должен быть использован немедленно, причем для инокуляции необходимо отобрать молодые растения, выращенные при средней или низкой освещенности. В качестве абразива рекомендуется использовать карборунд. Немедленно после инокуляции листья должны быть промыты водой. Помимо тех видов растений, которые служат источником инокулума, в качестве растеиий-хозяев следует исследовать и ряд других видов. К их числу относятся такие растения, как огурец, коровий горох, и Chenopodium amaranlicolor, которые, как известно, высокочувствительны ко многим вирусам и являются хорошими индикаторными растениями. В развитии наших знаний о вирусах, инфицирующих древесные породы, большую роль сыграло использование в качестве первичных индикаторных растений травянистых видов [589]. По ряду причин древесные виды сами по себе обычно неудобно использовать в качестве опытных растеиий-хозяев при проведении механической инокуляции. В качестве контроля па присутствие ингибиторов в отжатом соке рекомендуется смешать ого с ВТМ и штокулировать этой смесыо растения N. glutinosa. В том случае, если экстракт из листьев содержит ингибиторы, следует исследовать другие части растепия, например чашелистики, лепестки или корпи. Проблему ингибиторов можно решить иначе, применив простой способ инокуляции, при котором кусочки ткапи больпьтх листьев растирают непосредственно на листьях индикаторных растений [1959].[ . ] Дизайн и характеристика ингибиторов интегразы ВИЧ-1 на базе соединений олигомерной природы НИР
|