РНК вируса гепатита C кэпирована флавинадениндинуклеотидом

Геном вируса гепатита C представлен одноцепочечной (+)РНК длиной около 9,6 тысяч нуклеотидов. Она содержит единственную открытую рамку считывания, окруженную 5’- и 3’-некодирующими областями и кодирующую полипротеин, который далее процессируется на десять зрелых вирусных белков. Репликацию вирусного генома осуществляет его собственная РНК-зависимая РНК-полимераза. Ранее считалось, что геномная РНК вируса гепатита C не кэпирована. Авторы нового исследования, опубликованного в Nature, показали, что в действительности она кэпирована нестандартным кэпом — флавинадениндинуклеотидом (ФАД), при том, что большинство клеточных РНК кэпировано 7-метилгуанозином. Стоит отметить, что ФАД используется в качестве кэпа для примерно 0,02% мРНК человека.

Известно, что кофактор ФАД необходим для репликации вируса гепатита С в культуре клеток, однако конкретный процесс, для которого он необходим, был неизвестен. Авторы исследования предположили, что ФАД может быть задействован в инициации репликации вирусного генома. Они обработали геномную РНК вируса гепатита C пирофосфатазой, специфически расщепляющей ФАД, и продемонстрировали, что именно он находится на 5’-конце вирусного генома. С помощью метода CapZyme-seq, который до этого использовался для идентификации нестандартных НАД-кэпов в других исследованиях, ученые подтвердили, что 75% геномной вирусной РНК и ее комплементарной копии отрицательной полярности имели кэп, представленный ФАД, а оставшиеся 25% несли 5’-концевой фосфат. Дальнейшие исследования подтвердили, что кэп в виде ФАД добавляется к геномной РНК в ходе ее репликации. Более того, именно с ФАД и начинается репликация вирусной геномной РНК: присоединение ФАД к геномной РНК с помощью РНК-зависимой РНК-полимеразы и есть первый этап репликации вируса.

Исследователи также проверили, как происходит кэпирование в генотипах 1–6 вируса гепатита С. Они показали, что все копии геномной РНК отрицательной полярности во всех случаях кэпированы ФАД, а геномная РНК положительной полярности кэпирована ФАД в генотипах 2а, 3а и 6а. Ожидаемым образом генотипы отличались по тому, нужен ли им для репликации рибофлавин — предшественник ФАД. Рибофлавин необходим для репликации в культуре клеток вирусов генотипов 2а и 3а, но не 1а, у которого ФАД используется для кэпирования гораздо меньше.

Кэп ФАД не стабилизирует РНК лучше, чем кэп из трех фосфатов (5’-ppp), также использующийся в вирусных РНК, однако он помогает вирусу ускользать от иммунной системы. Как оказалось, кэп ФАД не опознается белком RIG-I, в отличие от 5’-ppp, что препятствует активации сигнальных путей интерферонов типов I и III, а также NF-κB.

Авторы работы отмечают, что использование клеточных метаболитов в качестве кэпа, возможно, распространено и в других группах вирусов.

Гигантские вирусы произошли от более мелких вирусных предков