Вирусы-мутанты помогают друг другу в битве за выживание

Уникальный вирус с очень быстро пониженной скоростью мутагенеза помог ученым заверить сразу две важные гипотезы:
о необходимости интенсивного мутирования для выживания вирусных популяций и о возможности кооперации между разнообразными вирусами-мутантами.

подавляющее число вирусов, вызывающих болезни человека, - РНК-содержащие. Их наследственный материал хранится в форме РНК (а Не ДНК, как у всех высших форм жизни). Среди немногочисленных белков, за��одированных в геноме подобных вирусов, присутствует фермент РНК-полимераза, синтезирующий свежие копии вирусной РНК.

Популяции РНК-содержащих вирусов неоднородны: они состоят из целого набора генетически различающихся линий. Такие полиморфные Популяции называют " квазивидами " - по аналогии с видами настоящих живых организмов, которые тоже всегда полиморфны. Процесс удвоения (репликации) вирусной РНК происходит с большим числом ошибок (мутаций), из-за чего имеют Возможность быстро возникать свежие варианты вируса. У полиовируса на каждый акт репликации приходится Обычно 1, 9 мутаций. При этом, само собой, появляется много нежизнеспособных вариантов, Однако планируется, что эти потери оправданы, так как высокая резвость мутирования помогает вирусам приспосабливаться к меняющимся условиям, а так же Среди них к деятельности иммунной системы хозяина, новым лекарствам, переходам от одного хозяина к друг��му и из ткани в ткань.

Марко Виньюцци (Marco Vignuzzi) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) и его коллеги, изучающие РНК-содержащих полиовирусов (возбудителей полиомиелита), предположили, что дело тут Не ограничивается поиском оптимального для данной ситуации варианта генома методом " случайного тыка ". Не исключено, возникающие в пределах квазивида вариации имеют Возможность оказывать помощь друг друг�� за счет разделения функций. К примеру, в одной линии может возникнуть мутация, повышающая резвость репликации вирусной РНК, в друг��й линии - друг��я мутация, повышающая, к примеру, результативность самосборки белковых молекул в вирусную оболочку - капсид. Так как обе линии живут и размножаются в одной и той же хозяйской клетке, они имеют Возможность пользоваться " достижениями " друг близкого человека: эффективная РНК-полимераза первой линии будет размножать и геномы второй, а более эффективные капсидные белки второй линии будут " упаковывать " и РНК первой. Возможно, кстати, что совместить обе эти мутации в одном и таком же геноме просто невозможно. Вирусный геном весьма мал, и у него Не так уж много степеней свободы (вариантов мутаций, совместимых с жизнью). Бывает даже, что вирусные гены перекрываются (у 2-х разных генов имеет Возможность быть общий кусок), так что изменения в одном белке неуклонно приводят к изменениям в ином.

Возможность экспериментальной проверки гипотезы о взаимопомощи Среди вирусов возникла из-за тому, что Виньюцци и его коллегам получилось обнаружить и выделить мутантную форму полиовируса со " сверхточной " РНК-полимеразой, совершающей весьма немного ошибок При копировании РНК. Эта мутация (состоящая в за��ене глицина серином в 64-ой позиции РНК-полимеразы и получившая название G64S) появилась и за��репилась в процессе адаптации вируса к препарату рибавирину, очень быстро повышающему (за пределы допустимого) резвость мутирования вирусов. В отсутствии рибавирина Такие вирусы мутируют с аномально низкой частотой (0, 3 мутации на геном за��есто положенных 1, 9).

Первым делом ученые проверили, и в правду ли резвость мутирования важна для приспособляемости вирусов. Это подтвердилось: вирусы G64S приспосабливались к неблагоприятным условиям (лекарствам, ингибиторам) гораздо медленнее своих " диких " собратьев. Помимо этого, вирусы G64S оказались неспособны проникать в спинной и головной мозг за��аженных мышей, как Это делают нормальные полиовирусы с высокой скоростью мутирования. Однако искусственное увеличение темпа мутагенеза (При помощи вышеупомянутого рибавирина) привело к тому, что вирусы G64S стали проникать в мозг и размножаться там. При этом полиморфизм вирусной Популяции увеличился, но мутация G64S сохранилась у всех линий.

Исследователи провели целую серию остроумных экспериментов, показывающих, что общая " результативность " Популяции вирусов за��исит Не от наличия в ней какой-то одной особо удавшейся линии, а от кооперативного взаимодействия нескольких разных линий, помогающих друг друг��. К примеру, с помощью особых генетических меток - нейтральных мутаций, внедряемых в Вирусный геном и позволяющих проследить судьбу отдельно взятой линии, - получилось показать, что вирусы G64S, сами по себе Не могущие проникать в мозг, успешно проникают туда в организации с друг��ми вирусными популяциями - как " дикими ", так и друг��ми G64S, предварительно подвергавшимися действию искусственных стимуляторов мутагенеза. Следовательно, одни линии вирусов помогают друг��м преодолеть гематоэнцефалический барьер.

Этот и друг��е эксперименты блестяще подтвердили гипотезу о взаимовыгодной кооперации между разнообразными мутантами, составляющими вирусную популяцию - квазивид. Это значит, что эволюционирующей единицей является Не отдельная линия и более того Не особь, а весь квазивид в целом, к тому же внутреннее разнообразие - за��ог успеха. Одна линия, даже самая совершенная, всегда будет проигрывать полиморфному квазивиду, включающему несколько взаимодополняющих линий .