پروتئین NSP4 در روتاویروس باعث تشدید بیماری در بدن می‌شود

پروتئین NSP4 ویروس روتاویروس سیگنال‌دهی کلسیم را دستکاری کرده و بر نتایج بیماری تأثیر می‌گذارد. محققان کالج پزشکی بیلور و مؤسسات همکار درک ما از چگونگی تأثیرگذاری ویروس روتاویروس، شایع‌ترین عامل ایجاد گاستروانتریت حاد در کودکان، بر سلامت انسان را بهبود بخشیده‌اند. این مطالعه یکی از نخستین پژوهش‌ها است که نشان می‌دهد پروتئین NSP4 ویروس روتاویروس هم لازم است و هم برای جنبه‌های مختلف عفونت روتاویروس کافی است.

به گزارش رسانه اخبار پزشکی مدنا، این پروتئین با مختل کردن سیگنال‌دهی کلسیم، نه تنها در سلول‌های آلوده بلکه در سلول‌های غیرآلوده مجاور نیز تأثیر می‌گذارد. این اختلالات در سیگنال‌دهی کلسیم بر شدت بیماری روتاویروس تأثیر می‌گذارد و بینش جدیدی در مورد چگونگی تأثیرگذاری عملکرد NSP4 بر ویروس‌زایی روتاویروس ارائه می‌دهد. یافته‌ها نشان می‌دهند که دستکاری NSP4 می‌تواند به استراتژی‌های جدید برای پیشگیری یا درمان عفونت‌های روتاویروس منجر شود.

دکتر جوزف هایزر، استاد ویروس‌شناسی مولکولی و میکروبیولوژی و عضو مرکز آلکک برای تحقیقات متاژنومیک و میکروبیوم در دانشگاه بیلور، و همچنین عضو مرکز جامع سرطان دان ال دانکن در بیلور، در این باره گفته است: «ویروس روتاویروس به‌تنهایی یک‌چهارم تمام موارد گاستروانتریت حاد شدید در کودکان را تشکیل می‌دهد، که معمولاً با اسهال آبی، استفراغ، تب و درد شکمی همراه است. در حال حاضر، تقریباً ۵۰۰,۰۰۰ کودک در سراسر جهان هر سال به‌دلیل این بیماری جان خود را از دست می‌دهند. اگرچه درمان با مایعات خوراکی و واکسن‌های روتاویروس زنده و ضعیف‌شده به کاهش بار گاستروانتریت حاد روتاویروس در کودکان در سراسر جهان کمک کرده‌اند، هنوز جای پیشرفت وجود دارد.»

در این مطالعه، هایزر و همکارانش به‌طور عمیق‌تری به نقش عملکردهای NSP4 در زمان عفونت روتاویروس پرداختند تا ببینند چگونه این عملکردها به شدت بیماری کمک می‌کنند و در پی یافتن یک روش نوین برای درمان یا پیشگیری از این بیماری بودند. در یک مطالعه قبلی، محققان کشف کرده بودند که ویروس روتاویروس سیگنال‌های کلسیمی غیرطبیعی به نام (امواج کلسیم بین‌سلولی) را که از سلول‌های آلوده به سلول‌های غیرآلوده مجاور منتقل می‌شوند، ایجاد می‌کند. مسدود کردن این سیگنال‌ها باعث کاهش شدت بیماری می‌شود.

هایزر در این‌باره گفت: «نتایج نشان داد که احتمالاً این امواج کلسیم به تکثیر و ویروس‌زایی روتاویروس کمک می‌کنند؛ اما هنوز مشخص نبود که ویروس چگونه این سیگنال را ایجاد می‌کند. ما قبلاً شواهدی داشتیم که نشان می‌داد NSP4 در صدر فهرست پروتئین‌های ویروسی است که ممکن است در ایجاد امواج کلسیم دخیل باشند.»

این تیم با استفاده از سویه‌های ویروسی انسانی و خوکی روتاویروس‌های بیماری‌زا و ضعیف‌شده، و همچنین سویه‌های نوترکیب ژنتیکی تولید شده توسط یک سیستم ژنتیک معکوس، نقش NSP4 را در ایجاد امواج کلسیم و ارتباط آن با شدت بیماری بررسی کردند. این کار با استفاده از مدل‌های تجربی مختلف از جمله سلول‌های کشت‌شده در آزمایشگاه، کشت‌های ارگانوئید روده و مدل‌های حیوانی انجام شد. محققان دریافتند که توانایی روتاویروس در ایجاد امواج کلسیم کاملاً وابسته به NSP4 است به‌طوری که بیان NSP4 در سلول‌ها، حتی بدون عفونت روتاویروس، امواج کلسیمی مشابه عفونت‌های طبیعی ایجاد می‌کند.

مهم‌تر از همه، NSP4 از سویه‌های ضعیف‌شده روتاویروس که بیماری خفیف‌تری ایجاد می‌کنند یا هیچ بیماری ایجاد نمی‌کنند، امواج کلسیم کمتری نسبت به NSP4 از سویه‌های بیماری‌زا تولید می‌کند. همچنین وارد کردن NSP4 ضعیف‌شده به سویه روتاویروس بیماری‌زای شدید، هم تعداد امواج کلسیم تولید شده را کاهش داد و هم توانایی آن در ایجاد اسهال در مدل حیوانی را کاهش داد.

هایزر افزود: «ما دریافتیم که توانایی روتاویروس در تولید امواج کلسیم به طور مستقیم با NSP4 مرتبط است. بیان تنها NSP4 برای تولید امواج کلسیم کافی است و جنبه‌های مختلف شدت بیماری روتاویروس با توانایی تولید امواج کلسیم همبسته است.» علاوه بر این، امواج کلسیم یک واکنش ایمنی را نیز تحریک می‌کنند، که نشان می‌دهد اختلال در سیگنال‌دهی کلسیم به‌عنوان روشی برای شناسایی ویروس‌ها در بدن عمل می‌کند.

هایزر در این‌باره گفت: «در مجموع، شواهد نشان می‌دهند که NSP4 در ایجاد امواج کلسیمی دخالت دارد که به شدت بیماری روتاویروس و پاسخ‌های سلولی میزبان به این سطح غیرطبیعی سیگنال‌دهی کلسیم مرتبط است.» این یافته‌ها ممکن است فراتر از روتاویروس و در سایر ویروس‌ها با پروتئین‌های مشابه NSP4 که ممکن است در اختلال سیگنال‌دهی کلسیم دخیل باشند نیز کاربرد داشته باشد.