ENGINEERINGNET.NL - Deze bevindingen zijn van groot belang voor ons inzicht in de mutatiesnelheid van virussen, wat gevolgen heeft voor het vermogen om virale activiteit te onderdrukken.
De resultaten van het onderzoek werden onlangs gepubliceerd in het Open Access wetenschappelijke tijdschrift Cell Reports.
Veel virussen, zoals SARS of het griepvirus, slaan hun genetische informatie op in de vorm van enkelstrengs RNA. Andere coderen hun genoom juist weer in dubbelstrengs RNA.
Bij zulke virussen wordt door een RNA-afhankelijke RNA-polymerase enkelstrengs RNA gesynthetiseerd (getranscribeerd) om een gastheer te infecteren.
Wanneer het virus zich vermenigvuldigt, kopiëren (repliceren) RNA-afhankelijke RNA-polymerasen dit enkelstrengs RNA weer, zodat er opnieuw dubbelstrengs RNA ontstaat.
De fouten die tijdens deze processen door de RNA-afhankelijke RNA-polymerase worden gemaakt zijn van cruciaal belang voor de levensvatbaarheid van een viruspopulatie. Als er te weinig fouten worden gemaakt, wordt de populatie te star: deze kan zich niet snel genoeg meer aanpassen aan veranderende omstandigheden en sterft uit.
Een teveel aan fouten is ook weer niet goed: het virusgenoom wordt instabiel en kan zich niet meer voortplanten. Begrijpen hoe een dergelijk betrekkelijk eenvoudig viruseiwit de juiste balans vindt tussen een teveel of een te weinig aan fouten geeft ons niet alleen inzicht in hoe enkele mutaties evolutionaire processen kunnen beïnvloeden, het geeft ons ook een houvast om antivirale medicijnen te ontwerpen die deze delicate balans verstoren.
Tijdens hun onderzoek hebben de wetenschappers gebruik gemaakt van een magnetisch pincet om metingen te kunnen doen bij individuele gebonden RNA-moleculen. Zo kon het proces van transcriptie door een RNA-afhankelijke RNA-polymerase ‘live’ worden gevolgd, bij een resolutie van enkele RNA-basen.
Een bijzondere eigenschap van de opstelling met magnetisch pincet is dat het uitleesproces sterk parallel verliep: doordat de activiteit van honderden RNA-afhankelijke RNA-polymerasen tegelijk kon worden verwerkt, hebben de onderzoekers zeer grote datasets kunnen verzamelen.
Deze datasets bevatten de tijd die de RNA-afhankelijke RNA-polymerase nodig had voor het transcriberen van een groot aantal verschillende korte RNA-segmenten en konden worden gebruikt in stochastische modellen van het pauzeergedrag van polymerase.
Door de metingen onder verschillende omstandigheden te herhalen, hebben de onderzoekers kunnen vaststellen dat er een verband kan worden gelegd tussen pauzes van een bepaalde lengte en het inbouwen van een onjuiste nucleotide (een ‘fout’) door RNA-afhankelijke RNA-polymerase.
Ze hebben de snelheid waarmee fouten werden gemaakt onder verschillende omstandigheden kunnen meten en hebben daarnaast een voorstel gedaan voor een model waarmee kan worden voorspeld onder welke omstandigheden de polymerase veel fouten maakt.
Deze bevindingen zijn van groot belang voor ons inzicht in de mutatiesnelheid van virussen. Het onderzoek is uitgevoerd met RNA-afhankelijke RNA-polymerase van de bacteriofaag Φ6.
Nader onderzoek moet uitwijzen of het inbouwen van fouten door RNA-afhankelijke RNA-polymerase van andere virussen volgens hetzelfde mechanisme plaatsvindt.
