Противовирусни възпаления може да започват заради "прескачаща" ДНК

Три пространствени форми на ДНК. В ляво - А, в средата - В ("нормална" форма на ДНК), в дясно - Z, ляво-въртяща. Илюстрация: Wikipedia 

Дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) е молекула от две спираловидно оплетени полинуклеотидни нишки: нуклеотидите аденозин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц) от едната нишка са свързани, посредством водородни връзки, с нуклеотидите от другата нишка, като свързването става по правилото на комплементарните двойки; срещу А винаги има Т, а срещу Г – комплементарният нему нуклеотид Ц. Нишките не просто са съединени, но са и оплетени в спирала, като в повечето случаи завъртането на спиралата е надясно.

В природата, обаче, съществува и т.нар. Z-форма на ДНК със спирала, която е завъртяна наляво (освен това, тя се различава и по още множество важни параметри от „нормалната дясна“ ДНК). От време навреме Z-ДНК се появява при някои молекулярни процеси, и нещо повече - Z-ДНК се формира и когато в клетката има вирус. Това не е задължително само ДНК – „лявата“ Z-форма може да е и две нишки от молекули РНК. Вирусните ДНК и РНК (Рибонуклеинова киселина) често се оказват усукани наляво, така че е лесно да бъдат открити. А нашите клетки разполагат с белтъци, които са специализирани да усещат присъствието на ляво-въртящи ДНК и РНК и включват програмата за отмиране на клетката, която се нарича некроптоза. Това е опит на организма да се бори с вируса, тъй като с умирането на заразената клетка ще загине и вирусът. Некроптозата е такъв „програмиран“ процес, който привлича вниманието на имунната система към клетката; при установяването на некроптоза, имунните клетки отговарят с възпалителен процес, който в отделни случаи протича бурно.

Един от белтъците, взаимодействащи със Z-ДНК, се нарича ZBP1 (тоест Z-ДНК свързващ белтък 1). За него е известно, че понякога стартира процедурата за клетъчна смърт и последващото възпаление без реална причина – без наличието на какъвто и да е вирус. Възможно ли е неговата Z-свързваща активност да няма никаква вина? Изследователи от Кьолнския университет са установили, че възпалителните процеси, вследствие активността на ZBP1, пряко зависят от това, дали той „се е научил“ да взаимодейства с ляво-въртящи нуклеинови киселини или не. Казано по друг начин, очевидно е, че ZBP1 реагира на някаква невирусна, „лява“ киселина.



В статия, публикувана от изследователския екип в списание Nature, учените твърдят, че ZBP1 се свързва не само с „леви“ ДНК, но и с „леви“ РНК. Ляво-въртящите РНК обаче, отново се появяват в клетките по време на вирусна инфекция. Въпросът е, а когато вируси липсват?  Оказва се, че ZBP1 стартира програмата за клетъчно самоубийство, когато се окаже в ядрото на клетката. Там белтъкът наистина може да открие „лява“ РНК, която се синтезира върху ретротранспозоните. Така се наричат специфични последователности от ДНК, които са в състояние да копират себе си в други участъци от генома; т.е. това е нещо като прескачаща ДНК, притежаваща определена самостоятелност.

Транспозоните биват няколко вида и точно ретротранспозоните копират себе си посредством РНК-процедура: върху ДНК на ретротранспозона се синтезира РНК-копие, върху което впоследствие се създава ДНК-копие, което се вгражда на новото място в хромозомата. Такива ретротранспозонни РНК са с ляво-въртяща форма, която белтъкът ZBP1 усеща и стартира самоубийствената процедура за клетката с последващия възпалителен процес. (Всъщност, сред ретротранспозоните има и такива, които са възникнали от вируси, вградили собствения си геном в ДНК на клетката и останали в него в „спящ“ вид. Това означава, че отчасти ZBP1 е прав да реагира – той продължава да се бори с вируси).

Обикновено клетката прави всичко възможно, за да ликвидира ретротранспозоните, защото те могат да предизвикат сериозни мутации, ако се вградят някъде в средата на важен ген. Не е изключено белтъкът ZBP1 да играе роля в усмиряването на ретротранспозоните, но възпалението, което той провокира, може да се окаже прекалено силно и да навреди на напълно здрави клетки.



Изследователите смятат, че потенциално е възможно някои заболявания, свързани с хронични възпалителни процеси, да започват заради това, че белтъкът ZBP1 твърде често се оказва в ядрото на клетките и се натъква на уж вирусни Z-РНК.