دانشمندان مکانیسمی را که ویروس دنگی از طریق آن میزبان خود را آلوده می‌کند، شناسایی کرده‌اند

به گزارش مجله خبری نگار، عفونت‌های ویروسی منتقل‌شونده از پشه که زمانی محدود به مناطق گرمسیری بودند، در حال گسترش هستند. سازمان بهداشت جهانی تخمین می‌زند که ویروس دنگی سالانه تا ۴۰۰ میلیون نفر را در سراسر جهان آلوده می‌کند و هیچ درمانی برای این بیماری در دسترس نیست.

اکنون تحقیقات موسسه تحقیقات پزشکی استورز، استراتژی‌های تکثیر شگفت‌انگیز تب دنگی و صد‌ها ویروس دیگر را در میزبان‌هایشان آشکار کرده است که می‌تواند به توسعه درمان‌ها و واکسن‌های ضد ویروسی جدید کمک کند.

این مطالعه که توسط دکتر لوسیانا کاستلانو، دستیار تحقیقاتی استاورز، در آزمایشگاه آریل بازینی، محقق جوان، رهبری می‌شود، در حال حاضر در سرور پیش‌چاپ bioRxiv موجود است و در مجله Molecular Systems Biology منتشر خواهد شد. این مطالعه نشان می‌دهد که ژنوم ویروس دنگی از کدون‌های کم‌کارآمدتر یا «فرهنگ لغت» برای ساخت پروتئین‌های خود استفاده می‌کند و از ماشین تکثیر و گسترش میزبان بهره می‌برد.

کدون، توالی سه نوکلئوتیدی یا «کلمات» در کد ژنتیکی است که به ساخت پروتئین‌ها کمک می‌کند. محققان دریافته‌اند که صد‌ها ویروس دیگر نیز از «کلماتی» در کد ژنتیکی خود استفاده می‌کنند که در میزبان‌های پشه و انسان خود، اثربخشی کمتری دارند.

بازینی گفت: «حالا که می‌دانیم ویروس‌های دنگی و سایر ویروس‌ها از چه چیزی برای آلوده کردن سلول‌های ما استفاده می‌کنند، سرنخ‌هایی در مورد چگونگی کمک به پیشگیری از این بیماری‌های کشنده داریم.»

کاستلانو اضافه می‌کند: «در طول یک عفونت، سلول‌های میزبان و مهاجمان ویروسی در حالت جنگ هستند. مانند ساخت سلاح، هم ویروس‌ها و هم سلول‌ها برای مبارزه و دفاع از خود نیاز به ساخت پروتئین دارند.»

ویروس دنگی برای تکثیر به پروتئین‌هایی که در ژنوم RNA تک رشته‌ای خود کدگذاری شده‌اند نیاز دارد، اما ویروس نمی‌تواند آنها را به تنهایی بسازد. ویروس باید از دستگاه پروتئین‌سازی سلول میزبان استفاده کند، بنابراین محققان این فرضیه را مطرح کردند که ویروس دنگی از کدون‌ها یا «واژگان» مشابه آنچه در پشه‌ها و انسان‌ها یافت می‌شود، استفاده می‌کند.

بازینی گفت: «کد ژنتیکی برای همه موجودات زنده جهانی است و شامل ۶۴ کدون، «کلمات» سه نوکلئوتیدی RNA است که اسید‌های آمینه سازنده پروتئین‌ها را مشخص می‌کنند.»

ماهیت کد ژنتیکی به چندین کدون اجازه می‌دهد تا یک اسید آمینه را مشخص کنند. کدون‌هایی که در زبان به عنوان مترادف عمل می‌کنند، کدون‌های مترادف نامیده می‌شوند.

اما همانطور که هر مترادف یک کلمه جداگانه است، هر کدون مترادف دارای خواص منحصر به فردی است که می‌تواند بر کارایی سلول در تولید پروتئین‌ها و همچنین پایداری RNA تأثیر بگذارد. علاوه بر این، یک کدون مترادف خاص ممکن است برای یک گونه کارآمد و بهینه باشد، اما برای گونه دیگر ناکارآمد و غیربهینه باشد.

این مفهوم، بهینگی کدون نامیده می‌شود. آزمایشگاه بازینی، کد بهینگی کدون را در انسان و سایر مهره‌داران مطالعه می‌کند و در این مطالعه، دانشمندان برای اولین بار مشخص کردند که ژنوم پشه نیز از کد بهینگی خاص خود پیروی می‌کند.

محققان دریافتند که ویروس دنگی برخلاف پیش‌بینی اولیه‌شان، تمایل دارد از کدون‌های مترادفی استفاده کند که برای میزبان‌هایش - پشه‌ها و انسان‌ها - کمتر بهینه در نظر گرفته می‌شوند.

کاستلانو می‌گوید: «ما از اینکه متوجه شدیم ویروس دنگی ترجیحاً از کدون‌های میزبان با کارایی کمتر استفاده می‌کند، شگفت‌زده شدیم، احتمالاً به عنوان یک استراتژی برای فرار از پاسخ ضد ویروسی میزبان.»

رایان مک‌نامارا، تحلیلگر بیوانفورماتیک در آزمایشگاه بازینی که مشارکت‌هایش کلید این کار بود، گفت: «ویروس‌ها همزمان با آلوده کردن میزبان‌های خود، جهش‌ها را جمع می‌کنند. ما با کمال تعجب دریافتیم که جهش در ژنوم ویروس دنگی به سمت این کدون‌های کم‌اثرتر، سازگاری ویروس دنگی را در سلول‌های پشه و انسان افزایش می‌دهد.»

این تیم صد‌ها ویروس دیگر را که انسان را آلوده می‌کنند، تجزیه و تحلیل کرد و دریافت که بسیاری از آنها، از جمله HIV و SARS-CoV-۲، در مقایسه با انسان‌ها ترجیح می‌دهند از کدون‌های کم‌کارآمدتر استفاده کنند، که نشان می‌دهد آنها ژنومی «ناکارآمد» را به عنوان استراتژی برای استفاده از منابع سلول میزبان به روشی که به نفع ویروس باشد، تکامل داده‌اند. تداوم ترجیحات در بین ویروس‌ها، نه تنها برای درک چگونگی تکامل ویروس‌ها، بلکه برای درک چگونگی تغییر روابط میزبان-پاتوژن در طول زمان نیز پیامد‌هایی دارد.

بازینی گفت: «این کار اساساً درک ما از رابطه بین ویروس و سلول میزبان را تغییر داده است.»

کاستلانو می‌گوید: «در آینده، ما امیدواریم مکانیسمی را که ویروس‌ها از طریق آن از این کدون‌های ناکارآمد سوءاستفاده می‌کنند و اینکه ویروس‌ها چه مولکول‌هایی را می‌توانند برای به دست گرفتن کنترل دستکاری کنند، بهتر درک کنیم.»

مراکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌ها اعلام کردند که تعداد موارد تب دنگی در آمریکا از سال گذشته دو برابر شده است و نسبت به افزایش خطر ابتلا به این بیماری در ایالات متحده هشدار دادند.

بازینی گفت: «با گسترش پشه‌ها در مناطق وسیع‌تر و وسیع‌تر جهان، باید به‌طور جدی در مورد چگونگی مبارزه با تب دنگی و سایر عفونت‌های ویروسی منتقل‌شده توسط پشه فکر کنیم.»