Главная / Технології / Чому війна з вірусами може бути програною?

Чому війна з вірусами може бути програною?

Біологи знайшли свідчення того, що віруси володіють певною формою колективного розуму і вміють розпізнавати «мітки», які залишають у клітках їх конкуренти і родичі, і керуватися ними при прийнятті рішень.

6056dbee39f591e6864414d5a11ef610

«Ці бактеріофаги (віруси, що вражають бактерій), містять у собі дві програми поведінки. Одна змушує клітину виробляти величезну кількість своїх копій і запускає в ній програму самознищення, а при включенні другої вони інтегруються в її ДНК і йдуть в «глибоке підпілля» з можливістю відродження в майбутньому», — пояснює Нонья Парієнте (Nonia Pariente), молекулярний біолог і редактор журналу Nature Microbiology.

Солдати вічної війни

Хвороби та інфекції не є чимось, чим страждає тільки людина та інші багатоклітинні істоти – між бактеріями і вірусами вже кілька сотень мільйонів років йде безперервна війна на виживання. Сліди цієї війни можна зустріти повсюдно – в кожному мілілітрі морської води міститься до мільярда «бойових вірусів»-бактеріофагів, і приблизно 70% морських мікроорганізмів заражені ними.

За мільярди років еволюції віруси навчилися обходити увагу захисних систем мікробів, а останні – розробили своєрідний генетичний «антивірус», систему CRISPR-Cas9, яка знаходить сліди вірусної ДНК в геномі мікроба і змушує його вчинити суїцид для захисту сусідніх бактерій. Віруси відповіли на ці заходи «еволюційної оборони», створивши анти-антивірус, який пригнічує CRISPR-Cas9, і біологічна гонка озброєнь продовжилася.

Ротем Сорек (Rotem Sorek) з Інституту науки Вейцманна в Реховоті (Ізраїль) і його колеги знайшли ще один дуже цікавий приклад «зброї», винайденої вірусами, вивчаючи те, як працює бактеріофаг phi3T, що заражає звичайних бацил (Bacillus subtilis).

Спочатку вчені намагалися зрозуміти зовсім іншу річ, як мікроби сповіщають один одного про присутність вірусу і готуються до відбиття його атаки. Як вважали вчені, заражені бактерії виділяють в навколишнє середовище спеціальні сигнальні молекули, які сигналізують іншим мікробам в їх колонії про небезпеку.

Для перевірки цієї ідеї Сорек і його колеги виростили колонію бацил, інфікували їх phi3T, після чого відфільтрували рідину, яку виділяли мікроби під час зараження колонії. Частина цього розчину біологи додали в нову колонію бактерій, припускаючи, що ті сигнальні молекули, які їх загиблі товариші виділяли в живильне середовище, підготують їх до нової атаки вірусів і захистять від зараження. Реальність виявилася зовсім іншою.

Таємні сигнали

З’ясувалося, що короткі білкові молекули arbitrium, які біологи виділили з цього розчину, насправді були призначені для спілкування вірусів один з одним, а не бактерій, і їх «авторами» були не мікроби, а їх непрохані гості.

Ці молекули, як показали експерименти ізраїльських генетиків, змушують вірус «переключатися» з однієї програми розмноження на іншу. У присутності arbitrium віруси «йдуть у підпілля», вбудовуючись в ДНК бактерій замість того, щоб бурхливо розмножуватися в них і знищувати клітини.

Перемикання програми відбувається з тієї причини, що arbitrium блокує роботу вірусного білка AimR, який відповідає за запуск процедури розмноження вірусної ДНК і розчинення стінок бактерії.

Навіщо це потрібно вірусам? Подібна система сигналів, як пояснюють вчені, працює як своєрідна форма колективного розуму вірусів, який дозволяє їм гнучко координувати свою поведінку. Коли вірусів мало, їм вигідніше активно розмножуватися, заражаючи нових бактерій і вбиваючи їх, однак з часом їх стає занадто багато і бактерії починають колективно реагувати на зараження, або ж кількість бацил падає до дуже низьких значень.

У цей момент віруси переходять на альтернативної програми зараження, використовуючи сигнали, подібні arbitrium, і «ховаються в натовпі», вичікуючи новий зручний момент для зараження. За словами Сорека, його команда виявила понад сотні інших молекул, схожих на arbitrium і AimR, в інших віруси-бактеріофагах, що говорить про те, що багато або навіть усі віруси вміють «спілкуватися» з собі подібними.

Можливо, що аналогічні системи існують і віруси, які заражають людину, і їх наявність могло б пояснити, як ВІЛ і ряд інших ретровірусів ховаються в клітинах при спробі їх вигнати з організму. Якщо вченим вдасться знайти молекулу, яка змусить ВІЛ навічно «окопатися» в клітині й не виходити звідти, то проблема боротьби з ним буде вирішена.

 
comments powered by HyperComments