Вирусы следят за нами: у них нашли своего рода «глаза и уши»
Новое исследование, проведенное учеными из Мэрилендского университета округа Балтимор (США), доказывает, что вирусы используют информацию из окружающей среды, чтобы «решить», когда оставаться внутри своих хозяев, а когда размножаться и вырываться наружу, убивая клетку-хозяина. Работа имеет значение для разработки противовирусных препаратов. Научная статья вышла Frontiers in Microbiolog, о ней рассказали в университете.
«Способность вируса чувствовать окружающую среду добавляет еще один уровень сложности во взаимодействие вируса и хозяина. Прямо сейчас вирусы используют эту способность в своих интересах. Но в будущем мы могли бы использовать это им во вред», — говорит Иван Эрилл, профессор биологии, старший автор новой статьи.
Новое исследование было сосредоточено на бактериофагах — вирусах, поражающих бактерии, часто называемых просто «фагами». Фаги, которых изучали в данном исследовании, могут заразить своих хозяев только тогда, когда бактериальные клетки имеют специальные придатки, пили и жгутики, которые помогают бактериям двигаться и спариваться. Бактерии производят белок под названием CtrA, он контролирует отращивание пили.
Новая статья показывает, что многие зависимые от придатков фаги имеют в своей ДНК участки, которые могут считывать присутствие белка CtrA и прикрепляться к нему. Такие участки называют сайтами связывания. Еще более удивительно, что с помощью подробного геномного анализа обнаружилось: эти сайты связывания не были уникальными для одного фага или даже одной группы. Многие различные типы вирусов имеют сайты связывания с CtrA. Всем им для заражения требовалось, чтобы у хозяев были пили и/или жгутики. Это не могло быть совпадением. То есть способность контролировать уровни CtrA изобреталась несколько раз на протяжении эволюции разными фагами, заражающими разные бактерии.
Еще один нюанс в этой истории: первый фаг, у которого исследовательская группа определила сайты связывания CtrA, заражает особую группу бактерий, называемую Caulobacterales. Caulobacterales существуют в двух формах: «роевая» форма, которая свободно плавает, и «стебельчатая», которая прикрепляется к поверхности. У роевиков есть пили/жгутики, а у стебельчатых нет.
Поскольку фаги могут заражать только роевые клетки, в их интересах выйти из своего хозяина только тогда, когда в зоне доступа много роевых клеток. Как правило, Caulobacterales живут в бедной питательными веществами среде и очень рассредоточены.
«Но когда они находят хороший карман для микросреды, они становятся клетками-стебельками и размножаются, в конечном итоге производя большое количество роевых клеток. Мы предполагаем, что фаги отслеживают уровни CtrA, которые повышаются и понижаются в течение жизненного цикла клеток, чтобы выяснить, когда роевая клетка становится стебельчатой и превращается в фабрику роевиков. В этот момент они разрывают клетку, потому что поблизости будет много роевиков, которых можно заразить», — говорит Эрилл.
Еще более интересными являются следствия.
«Было доказано: все, что мы знаем о фагах, каждая разработанная ими эволюционная стратегия, переносится на вирусы, заражающие растения и животных. Это почти данность. Так что, если фаги анализируют своих хозяев, вирусы, поражающие людей, обязательно будут делать то же самое», — объясняет ученый.
Например, животный вирус может «захотеть узнать», в какой ткани он находится или насколько силен иммунный ответ хозяина. Это открывает возможности для новых методов лечения.
«Если вы разрабатываете противовирусный препарат и знаете, что вирус "прислушивается" к определенному сигналу, то, возможно, вы сможете обмануть вирус. Однако пока что мы только начинаем понимать, насколько активно вирусы следят за нами и "принимают решения" на основе этого», — подчеркнул Эрилл.
Взлом с проникновением: биологи впервые сняли на видео, как вирус заражает клетку