Entero- ja parechovirusten reseptorivälitteinen tropismi ja muuntuminen
Petri Susi, FT, dosentti
Yhteydenotto: puh. 050-5985334, e-mail: petri.susi@turkuamk.fi (Lemminkäisenkatu 30, h. 324, Turun ammattikorkeakoulu, Turku)
Työryhmä (1/2012): FL Satu Koskinen, FM Outi Heikkilä, FM Pirjo Merilahti, FM Eveliina Karelehto
(Summary in English)
Entero- ja parechovirukset kuuluvat pikornavirus-perheeseen, joka käsittää liki 300 ihmisiä infektoivaa virustyyppiä, joita vastaan ei ole lääkkeitä. Enterovirukset ovat yleisimpiä ihmispatogeeneja. Niihin kuuluvat mm. poliovirus, flunssan aiheuttaja, rino, ja aseptisen aivokalvontulehduksen yleisin aiheuttajavirus, enterovirus. Parechoviruksista suurinta huomiota on viime aikoina saanut ihmisen parechovirus 3, joka on yleinen vastasyntyneiden patogeeni. Virusten samankaltaisuus niin rakenteellisesti kuin sekvenssitasolla ja toisaalta sekvenssien muuntuminen ja virusten aiheuttama moninainen tautikirjo luovat merkittävän haasteen diagnostiikan ja lääkehoidon kehittämiseen. Esimerkiksi rinovirusten nopea tunnistaminen olisi erittäin merkittävä asia perusterveydenhuollon kannalta, koska sillä voitaisiin poissulkea mahdollisesti vakavampi infektiotauti ja sillä olisi merkitystä bakteerien antibioottiresistenssin kehittymisen hallinnan kannalta.
Tutkimus keskittyy muutaman entero- ja parechoviruksen molekyyli- ja solubiologisiin ominaisuuksiin, ja näitä verrataan muihin pikornaviruksiin. Coxsackievirus A9 (CAV9) ja ihmisen parechovirus 1 (HPEV1) ovat yleisiä virustyyppejä, jotka käyttävät solupinnan integriinejä infektioprosessissa. HPEV3 on varsin uusi parechovirus, jonka reseptori on tuntematon. CAV9 ja HPEV1-viruksia tutkitaan sekä rakenteellisesti (yhdessä reseptorin kanssa), soluinfektiossa että evolutiivisesti. Projektissa käytetään ns. cryoEM-menetelmää, jolla virusrakenteet saadaan suurella tarkkuudella selville. Eri reseptorien sitoutumista viruksen pinnalla voidaan verrata toisiinsa, ja tätä tietoa voidaan käyttää esim. virusinfektion ymmärtämiseen käytännössä eli kun virus infektoi soluja. Rakennetarkastelulla voidaan selvittää myös virukseen sitoutuvien vasta-ainelääkemolekyylien sitoutumista viruksen pintaan ja tehdä arvioita, olisiko lääkemolekyyli käytettävissä homologisten pikornavirustyyppien välillä. Vasta-aineita kehitetään sekä perinteisin menetelmin, että käyttämällä ns. synteettisiä vasta-ainekirjastoja yhteistyöprojektissa.
Solubiologisissa tutkimuksissa selvitetään, mitä solupinnan reseptoreja virukset käyttävät infektioprosessissa, miten virukset tarttuvat solupinnan reseptoreihin ja tunkeutuvat solun sisään. Näitä seurataan konfokaalimikroskoopilla ja virus- ja soluproteiini-vasta-aineilla sekä käyttäen erilaisia inhibiittori-molekyylejä. CAV9-infektiota seurataan myös reaaliaikaisesti käyttäen muokattua virusta, joka kantaa merkkigeeniä. Tällaisella viruksella on mahdollista yrittää virusinfektion kuvantamista myös eläinmallissa.
Virusevolutiivinen tutkimus keskittyy virussekvenssien vertaamiseen bioinformatiivisin keinoin eri aikoina kerättyjen virusten välillä sekä tutkimalla viruksia, joita on adaptoitu solulinjoihin. Näillä tavoilla voidaan arvioida virusten muuttumisen suuntaa ja nopeutta sekä tunnistaa sekvenssimuutoksia, jotka voivat johtaa patogeenisten virustyyppien kehittymiseen. Virusten muuntuminen liittyy suoraan virusdiagnostiikkaan, ja tutkimuksessa kehitetään myös ns. RT-qPCR- ja mikrosiru-menetelmiä tyypityksen nopeuttamiseen. Näitä menetelmiä voidaan käyttää erityisesti epidemiologisissa tutkimuksissa. Diagnostisen tutkimuksen toinen painopistealue on laaja-alaisesti pikornaviruksia tunnistavien vasta-aineiden kehittäminen.
Julkaisuja:
Seitsonen, J.J.T, Shakeel, S., Susi, P., Pandurangan, A.P., Sinkovits, R.S., Hyvönen, H., Laurinmäki, P., Ylä-Pelto, J., Topf, M., Hyypiä, T. & Butcher, S. 2012. Structural analysis of coxsackievirus A7 reveals changes associated with uncoating. Korjattavana (Journal of Virology).
McWilliam Leich, E.C., Cabrerizo, M., Cardosa, J., Harvala, H., Ivanova, O.E., Koike, S., Kroes, A.C.M., Lukashev, A., Perera, D., Roivainen, M., Susi, P., Trallero, G., Evans, D.J. & Simmonds, P. 2012. The association of recombination events in the founding and emergence of subgenogroup evolutionary lineages of human enterovirus 71. Journal of Virology. Journal of Virology. Hyväksytty julkaistavaksi.
Heikkilä, O., Kainulainen, M. & Susi, P. 2011. A combined method for rescue of modified enteroviruses by mutagenic primers, long PCR and T7 RNA polymerase-driven in vivo transcription. Journal of Virological Methods 171, 129-133.
Liljeroos L., Ora A., Huiskonen J.T., Susi P. & Butcher S.J. 2011. Electron cryotomography of Measles virus reveals that matrix protein coats the ribonucleocapsid within intact virions. Proceedings of National Academy of Sciences USA 108, 18085–18090.
Heikkilä, O., Susi, P., Tevaluoto, T., Härmä, H., Marjomäki, V., Hyypiä, T. & Kiljunen, S. 2010. Endocytosis of coxsackievirus A9 via integrin aVb6 and b2-microglobulin is mediated by dynamin and Arf6 but not caveolin1. Journal of Virology 84, 3666-3681.
McWilliam Leich, E.C., Cabrerizo, M., Cardosa, J., Harvala, H., Ivanova, O.E., Kroes, A.C.M., Lukashev, A., Muir, P., Odoom, J., Roivainen, M., Susi, P., Trallero, G., Evans, D.J. & Simmonds, P. 2010. Evolutionary dynamics and temporal/geographical correlates of recombination in the human enterovirus echoviruses 9, 11 and 30. Journal of Virology 84, 9292-9300.
Seitsonen, J.J.T, Susi, P., Heikkilä, O., Sinkovits, R., Laurinmäki, P., Hyypiä, T. & Butcher, S.J. 2010. Interaction of αVβ3 and αVβ6 integrins with human parechovirus 1. Journal of Virology 84, 8509-8519.
Heikkilä, O., Susi, P., Stanway, G. & Hyypiä, T. 2009. Integrin αVβ6 is a high-affinity receptor for coxsackievirus A9. Journal of General Virology 90, 197-204.
Susi, P., Hattara, L., Waris, M., Siitari, H., Hyypiä, T. & Saviranta, P. 2009. Typing of enteroviruses by use of microwell oligonucleotide arrays. Journal of Clinical Microbiology 47, 1863-1870.
Yhteistyökumppaneita:
Prof. Sarah Butcher (Biotekniikan instituutti, Helsingin yliopisto)
Dos. Urpo Lamminmäki (Biotekniikan osasto, Turun yliopisto)
Dos. Matti Waris (Virusoppi, Turun yliopisto)
Dr. Katja Wolthers (Amsterdam Medical Centre, Amsterdam, Alankomaat)
Prof. Peter Simmonds (Edinburghin yliopisto, Edinburgh, Skotlanti)
Prof. J.-P. Himanen (Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, USA)