🧑‍🔬 НАУКИ ПОСТ
Разбираемся с мРНК вакцинами на примере продукта Biontech\Pfizer
🧬В отличие от стандартных вакцин, РНК и ДНК- вакцины являются сложными произведениями генной инженерии. ВОЗ опубликовала на своем сайте последовательность нуклеотидов (соединений, из которых состоит генетический код), кодирующих спайк-белок SARS-CoV-2 в вакцине BioNTech\Pfizer. Именно этот белок является антигеном, стимулирующим адресный иммунный ответ против COVID-19.
Данный код включает в себя 4284 нуклеотидных основания. Обычно генетическая последовательность состоит из пяти видов нуклеотидов: аденин (A), гуанин (G), цитозин (C),  тимин (T), использующиеся в ДНК, и урацил (U), занимающий место тимина в РНК. Однако в мРНК вакцины BioNTech вместо урацила используется псевдоуридин, обозначаемый греческой буквой ψ (“пси”). Он представляет собой молекулу, схожую с урацилом, которая способна выполнять его функцию: при считывании генетического кода она распознается как U. Эта замена необходима потому, что иммунная система реагирует на чужеродную РНК, но если модифицировать одно из оснований, то интерес к ней пропадает.
Какие компоненты включает в себя код вакцины BioNTech?
1️⃣ Первые два нуклеотида (GA) представляют собой т.н. “кэп”, структуру, имеющую сразу несколько функций. Она защищает мРНК от разрушения и сигнализирует иммунной системе о том, что эта мРНК происходит из ядра клетки, а не является чужеродной (это, конечно, не так, но организму об этом знать не обязательно).
2️⃣ 5′-НТО - последовательность нуклеотидов, которая не кодирует белок, но указывает, откуда нужно начинать трансляцию (считывание) мРНК. Также в ней “зашифрована” информация о том, когда и в каком количестве должна происходить трансляция (процесс синтеза белка). Ученые из BioNTech выбрали для вакцины дополнительно усовершенствованный 5′-НТО из гена, кодирующего альфа-глобин (компонент гемоглобина), трансляция в котором начинается рано.
3️⃣ Сигнальная последовательность - код, который указывает, куда нужно отправить белок после того, как он будет готов. В нашем случае белок должен быть доставлен в т.н. эндоплазматический ретикулум и выйти через него в межклеточное пространство.
4️⃣ Код спайк-белка SARS-CoV-2. Стоит отметить, что РНК вакцины не совсем совпадает с РНК вируса. Каждая аминокислота (“кирпичик”, из которых строится белок🧱🏗) кодируется тремя нуклеотидами, т.н. “триплетами”. Однако большинству аминокислот соответствует несколько разных триплетов. Заменяя один триплет на другой, ученые все равно получают нужную аминокислоту в составе белка, однако, как было доказано, если выбирать триплеты, содержащие больше G и C, это делает синтез белка более эффективным. Кроме того, помимо синонимичных изменений, в последовательность было внесено два реальных: аминокислоты лизин и валин в одном месте были заменены на пролин. Зачем? Настоящий спайк-белок прикреплен к телу вируса. Без этого полученный белок сворачивался в неправильную структуру, не стимулирующую иммунную реакцию на вирус. Пролин играет роль «шины», удерживающей белок в нужном состоянии.
5️⃣ Стоп-кодон - триплет, который не кодирует аминокислоту, а указывает, что в этом месте нужно прекратить трансляцию. Ученые заменили его на другой и продублировали для верности.
6️⃣ 3'-НТО - участок, определяющий локализацию, стабильность и эффективность трансляции. Разработчики вакцины выбрали код, который обеспечивает более высокий уровень стабильности  молекулы мРНК и синтеза белка.
7️⃣ Поли(А)-хвост - множественное повторение A. Каждый раз, когда мРНК считывается, она теряет несколько адениновых оснований. Когда они заканчиваются, молекула разрушается. Вакцинная мРНК содержит 100 таких A, в середине этой последовательности находится 10 других нуклеотидов - предположительно, ноу-хау разработчиков, улучшающее экспрессию.
Полученный код загружают в ДНК-принтер, который генерирует ДНК-последовательность из настоящих нуклеотидов. После соответствующей обработки она превращается в РНК, к которой достаточно добавить нанолипидную оболочку, служащую ей “упаковкой", и можно разливать вакцину по флаконам.🧪