КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 18-74-00130

НазваниеРоль вторичной структуры РНК геномного сегмента NS вируса гриппа А в его жизнеспособности и патогенности

РуководительСергеева Мария Валерьевна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт гриппа имени А.А. Смородинцева" Министерства здравоохранения Российской Федерации, г Санкт-Петербург

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2018 - 06.2020

Конкурс№29 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-110 - Общая и молекулярная микробиология; вирусология

Ключевые словавирус гриппа А, ген NS, вторичная структура РНК, метод обратной генетики, патогенность

Код ГРНТИ34.15.31

СтатусУспешно завершен

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Вирус гриппа представляет собой серьезную угрозу для здоровья человека. Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в разработке противовирусных препаратов, вакцин, диагностике и надзоре, вирус гриппа продолжает эволюционировать и вызывать эпидемии. В настоящее время основными мишенями при разработке противовирусных препаратов являются белки, входящие в состав вирусной частицы. Как правило, через некоторое время у вируса вырабатывается резистентность, и препарат становится не эффективен. В настоящее время известно, что элементы вторичной структуры РНК критически важны для жизненного цикла РНК-содержащих вирусов. Структура типа шпильки, расположенная на концевых областях вирионной (-) РНК вируса гриппа играет ключевую роль в успешном узнавании геномных сегментов вирусными белками для их дальнейшей упаковки в капсид. Стабильная шпилька в регионе (497-564) (+) РНК геномного сегмента NS характерна для высокопатогенных вирусов гриппа птиц А(H5N1), в отличии от других менее патогенных вирусов. Таким образом, вторичная структура вирусной РНК не только является актуальным объектом фундаментального исследования, но и в дальнейшем может стать перспективной мишенью противовирусных препаратов нового поколения. Целью данного проекта является исследование роли консервативных вторичных структур в регионах (82-148) и (497-564) (+) РНК геномного сегмента NS в жизненном цикле и патогенности вирусов гриппа А.

Ожидаемые результаты
Проект направлен на проверку гипотезы о взаимосвязи между вторичной структурой РНК геномного сегмента NS и степенью патогенности вирусов гриппа А. В рамках выполнения проекта методом обратной генетики будут получены вирусные штаммы, обладающие различной вторичной структурой РНК в областях (82-148) и (497-564) геномного сегмента NS и проведена всесторонняя оценка их молекулярно-биологических свойств, а также поиск конкретных механизмов, обусловливающих эффект влияния вторичной структуры РНК геномного сегмента NS вируса гриппа на его патогенность. Будет изучено влияние вторичной структуры на экспрессию белков NS1 и NEP на уровне транскрипции и трансляции. По результатам выполнения проекта будет сделан вывод о возможном влиянии вторичной структуры РНК геномного сегмента NS на репродуктивные свойства вирусов гриппа in vitro в различных клеточных культурах и патогенность вирусов in vivo в лабораторных мышах. Значимость данного проекта в первую очередь определяется важностью установления дополнительных, ранее неизвестных механизмов функционирования и жизнедеятельности вируса гриппа А. Общественная значимость результатов будет заключаться в получении необходимых знаний для разработки противогриппозных препаратов, адресно воздействующих на консервативные участки вторичной структуры РНК вируса гриппа.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В рамках первого этапа выполнения проекта получены 4 вируса гриппа на основе штамма A/Puerto Rico/8/34 (H1N1), характеризующихся различными комбинациями вторичных структур в областях (82-148) и (497-564) нуклеотидной последовательности (+) РНК геномного сегмента NS. Штаммы собраны методом обратной генетики в культуре клеток Vero, полногеномные нуклеотидные последовательности вирусов и мутации в гене NS верифицированы методом секвенирования нового поколения. Полученные вирусы различались по инфекционной активности на “нулевом” пассаже, собранном после трансфекции клеток. Однако изучение репродуктивной активности вирусов в динамике в различных культивируемых клеточных линиях (Vero, MDCK, A549) при многоцикловой инфекции показало отсутствие различий между штаммами. Предварительные данные изучения экспрессии NS1 в зараженных клетках MDCK выявили разницу в уровне белка NS1 через 4-6 часов после инфекции и нивелирование этой разницы на более поздних часах. Таким образом, влияние вторичных структур (+) РНК геномного сегмента NS на репродукцию вирусов в клеточных линиях, в том числе человеческого происхождения, может быть ограничено первым циклом инфекции.

Публикации

1. Барановская И.Л., Сергеева М.B., Васин А.В. Вторичная структура РНК генного сегмента NS вируса гриппа А влияет на экспрессию рамок считывания NS1/NEP на ранней стадии вирусной инфекции Материалы XX Зимней молодежной школы ПИЯФ по биофизике и молекулярной биологии, 25 февраля – 2 марта 2019 г., НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ, 2019: С. 83-84 (год публикации - 2019)

2. Барановская И.Л., Сергеева М.В., Васин А.В. Influenza A virus NS1 protein expression level depends on NS gene RNA secondary structure FEBS Open Bio. The 44th FEBS Congress, - (год публикации - 2019)

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В рамках второго этапа выполнения проекта подтверждено влияние вторичных структур (+) РНК геномного сегмента NS вируса гриппа на экспрессию белка NS1 в первом цикле инфекции. При этом использование модельных культур клеток и куриных эмбрионов не позволило выявить биологического значения повышенной экспрессии NS1, так как не было обнаружено различий в репродукции вирусов как в первых, так и в последующих циклах инфекции in vitro. Однако, были обнаружены отличия в патогенности для мышей вирусов, имеющих стабильную шпильку в участке РНК гена NS (497-564) и отличающихся вторичной структурой первого участка РНК (82-148).

Публикации

1. Барановская И., Сергеева М., Фадеев А., Кадырова Р., Иванова А., Рэмзи Э., Васин А. Changes in RNA secondary structure affect NS1 protein expression during early stage influenza virus infection Virology Journal, Vol. 16, Article number: 162 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1186/s12985-019-1271-0

2. Барановская И.Л., Сергеева М.B., Васин А.В. Репродуктивные свойства вирусов гриппа А с различной вторичной структурой РНК гена NS в живых системах Материалы ХХI Зимней молодежной школы ПИЯФ по биофизике и молекулярной биологии, Том 2. Тезисы докладов молодежной конференции. - Гатчина.: Изд-во НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ, 2020. - С. 16-17. (год публикации - 2020)

3. Барановская И.Л., Сергеева М.В., Васин А.В. Influenza A virus NS1 protein expression level depends on NS gene RNA secondary structure FEBS Open Bio, 44th FEBS Congress, From Molecules to Living Systems, Krakow, Poland, July 6‐11, 2019. Vol. 9, N S1, P.162 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1002/2211-5463.12675

4. Барановская И.Л., Сергеева М.В., Васин А.В. Stable hairpin secondary structure in NS gene RNA enhances expression of NS1 in influenza infected cells OPTIONS X for the Control of Influenza. Abstracts, International Society for Influenza and Other Respiratory Virus Diseases. OPTIONS X for the Control of Influenza abstracts. P 284. (год публикации - 2019)

5. - Российские ученые нашли новую "мишень" для лекарств от вируса гриппа ТАСС НАУКА, - (год публикации - )

Возможность практического использования результатов
Практическая значимость результатов проекта заключается в получении дополнительных данных о влиянии консервативных участков вторичной структуры РНК вируса гриппа на его жизнедеятельность и определение потенциала данных структур в качестве мишени для разработки противогриппозных препаратов.