Niektóre wirusy RNA – poliovirus, wirus zapalenia wątroby typu C i coxsackievirus – i prawdopodobnie wiele innych rodzin wirusów kopiują się poprzez przejęcie enzymu z komórki gospodarza w celu stworzenia fabryk replikacyjnych wzbogaconych w specyficzny lipid, wyjaśnia Altan-Bonnet. Bez tego lipidu – fosfatydyloinozytolu-4-fosforanu (Pl4P) – te wirusy RNA nie są w stanie syntetyzować swojego wirusowego RNA i replikować się. Kluczowe składniki strukturalne na błonach komórkowych, lipidy często służą jako cząsteczki sygnalizacyjne i miejsca dokowania dla białek.

Replikacja wirusowa jest procesem, w którym cząsteczki wirusa tworzą nowe kopie siebie w komórce gospodarza. Kopie te mogą następnie zakażać inne komórki. Wirus RNA jest wirusem, którego materiałem genetycznym jest RNA, a nie DNA. Wiele ludzkich patogenów to wirusy RNA, w tym wirus SARS, wirus Zachodniego Nilu, HIV oraz te, które bada Altan-Bonnet.

Jak podano w wydaniu Cell z 28 maja 2010 r., Altan-Bonnet i jej współpracownicy po raz pierwszy odkryli, że niektóre wirusy RNA przejmują kontrolę nad enzymem komórkowym, aby zaprojektować przedział replikacyjny na błonie komórkowej wypełniony lipidami PI4P. Lipidy te z kolei pozwalają wirusom RNA przyciągać i stymulować enzymy, których potrzebują do replikacji. W niezakażonych komórkach poziom lipidów PI4P utrzymuje się na niskim poziomie, ale w komórkach zakażonych wirusem poziom ten gwałtownie wzrasta. Odkrycia Altan-Bonnet i jej kolegów nie tylko otwierają kilka możliwości zapobiegania rozprzestrzenianiu się różnych infekcji wirusowych, ale także mogą pomóc rzucić nowe światło na regulację syntezy RNA na poziomie komórkowym i potencjalnie na to, jak rozwijają się niektóre nowotwory.

„Celem wirusa jest replikacja samego siebie”, zauważa Altan-Bonnet. „Aby jego maszyny replikacyjne działały, wirus musi stworzyć idealne środowisko lipidowe, które tworzy poprzez porwanie kluczowego enzymu z komórki gospodarza.”

Altan-Bonnet i jej zespół byli również w stanie zidentyfikować białko wirusowe (tzw. białko 3A w infekcjach poliovirusem i coxsackievirusem), które przechwytuje i rekrutuje enzym komórkowy (fosfatydyloinozytol-4-kinaza III beta). Dodatkowo, jej laboratorium było w stanie zahamować proces replikacji poprzez podanie leku, który blokował aktywność enzymu komórkowego, gdy ten został już porwany. Terapie lekowe zapobiegające replikacji wirusa potencjalnie również mogą być ukierunkowane na zapobieganie porwaniu enzymu.

Odkąd ten enzym jest porwany, komórkom uniemożliwia się normalne działanie ich szlaku wydzielniczego, procesu, w którym przenoszą białka na zewnątrz komórki. W wielu przypadkach utrudnianie tego procesu może spowodować powolną śmierć komórki, prowadząc do takich problemów jak powikłania sercowe i naczyniowe u osób zakażonych wirusem coxsackievirus i uszkodzenia neurologiczne u osób zakażonych poliovirusem.

Utilizing ich ostatnich ustaleń, Altan-Bonnet i jej zespół planują teraz zbadać zależność PI4P w innych wirusach, jak również rolę, jaką inne lipidy mogą odgrywać w różnych rodzinach wirusów. Na przykład wirus SARS również wymaga bogatego w lipidy środowiska do replikacji, więc jej laboratorium współpracuje teraz z badaczami SARS nad ustaleniem, jaki lipid jest niezbędny do replikacji tego wirusa. Ponadto, będą badać rolę lipidów w regulacji syntezy RNA w komórkach, potencjalnie zapewniając nowy wgląd w niektóre z mutacji komórkowych, które występują w raku.

„Biorąc pod uwagę, że wiele z tego co wiemy o procesach komórkowych historycznie pochodzi z badań nad wirusami, nasze badania mogą zapewnić wgląd w nowe role lipidów w regulacji ekspresji materiału genetycznego w komórkach,” zauważa Altan-Bonnet.

Badania Altan-Bonnet nad replikacją RNA są wspierane przez granty z National Science Foundation i Busch Foundation.