Schematisk illustration av fluorescensavkänning av panhandlestrukturen för IAV RNA-promotorregionen (anges i rutan). Kredit:tFIT-DPQ-sond.
Influensa A-viruset, som är ansvarigt för säsongsbetonade influensautbrott, är också det enda influensavirus som tidigare har orsakat influensapandemier. Detta gör influensa A till ett viktigt forskningsämne, eftersom säsongsinfluensan orsakar mellan 290 000 och 650 000 dödsfall per år globalt. Eftersom influensa A-viruset ständigt förändras, eller muterar, kan det vara svårt att upptäcka, behandla och inokulera mot. För att lösa detta problem letar forskare efter delar av influensaviruset som inte förändras när viruset muterar. En panhandlestruktur på viruset känd som promotorregionen eller promotorn har dykt upp som ett potentiellt mål.
För att snabbt kunna upptäcka närvaron av influensa A-virus utvecklade forskare en fluorogen sond som kunde binda till promotorregionen av influensa A-virus RNA. En fluorogen sond är baserad på små molekyler som kallas fluoroforer som avger ljus när ett specifikt mål är närvarande. I den här studien binder de fluorogena sondforskarna som skapats till en del av promotorregionen som består av dubbelsträngad RNA-struktur som bär den inre slingan, vilket skapar ett signifikant ljussvar som kan identifiera närvaron av influensa A.
Tekniken presenterades i en artikel publicerad den 23 maj i Analytical Chemistry .
"Promotorregionen för influensa A-virus-RNA har dykt upp som ett nytt mål för biokemisk och terapeutisk tillämpning eftersom sekvenserna inte är involverade i genvariationerna relaterade till patogenes (hur influensaviruset utvecklas) och antiviral resistens", säger Yusuke Sato, en docent vid Tohoku University. "Dessa resultat representerar utvecklingen av nya molekylära prober för influensa A-forskning, med sikte på diagnos av influensa A-infektion, såväl som utformningen av nya antivirusläkemedel riktade mot influensa A-virusets RNA-promotorregion."
För att skapa den fluorogena sonden använde forskarna en typ av syntetiskt DNA som kallas peptidnukleinsyra (PNA). Den triplexbildande PNA:n kan utvecklas specifikt för att rikta in sig på det dubbelsträngade RNA:t i panhandlestrukturen hos influensa A-virus-RNA:t på ett sekvensselektivt sätt. Forskare kombinerade sedan den triplexbildande PNA med en typ av färgämne som kallas tiazolorange med en liten molekyl som skulle binda till RNA:ts inre öglestruktur.
Denna kombination kallas ett konjugat. För att avgöra hur effektivt konjugatet var, analyserade forskarna först hur starkt konjugatet lyste när det var bundet till mål-panhandle-strukturen i promotorregionen. Den var mer än 130 gånger ljusare än när den inte var bunden till någonting. Jämfört med enbart de små molekylerna hade kombinationen av PNA och de små molekylerna en starkare bindningsaffinitet med två storleksordningar. Detta resultat visar hur lovande denna teknik kan vara för diagnos av influensa A, eftersom promotorregionen förblir stabil oavsett influensastam.
"Forskargruppen visade det selektiva fluorescenssvaret av konjugatet för totalt RNA från influensa A-virus H1N1-infekterade celler över det från skeninfekterade", säger Sato. "Denna teknik skulle fungera som en lovande kandidat för analys av influensa A-virus-RNA baserat på direkt avkänning av influensa A-virus-RNA-promotorregionen, i skarp kontrast till guldstandarden PCR-metoden."
När världen håller ett öga på den pågående covid-19-pandemin är forskare ivriga att hitta lösningar nu för framtida utbrott av influensa A. Genom att hitta nya sätt att rikta in sig på specifika delar av influensa A-viruset som inte förändras när viruset muterar, denna forskning skulle kunna användas för att skapa känsligare tester som lättare kan upptäcka influensa A-virus. I framtiden kan detta till och med bli ett lovande mål för antivirala läkemedel som kan behandla infektioner av influensa A. + Utforska vidare
