Спящие вирусные последовательности в ДНК иммунных клеток помогают им запустить синтез антител в ответ на появления в организме чужеродных молекул.

Антитела нужны иммунной системе, чтобы ловить чужеродные молекулы, а вместе с ними и их носителей, вирусов и бактерий. Странно было бы ожидать, что сами патогены будут помогать иммунным клеткам производить оружие против них. Но для природы нет ничего невозможного – исследователи из Юго-западного медицинского центра Университета Техаса под руководством нобелевского лауреата Брюса Бейтлера (Bruce Beutler) выяснили, как эндогенные ретровирусы помогают B-клеткам синтезировать антитела.

Т-хелперная клетка (слева) и В-клетка (справа). Т-хелперы показывают В-клеткам белковые молекулы, против которых нужно синтезировать антитела. (Фото Dennis Kunkel Microscopy, Inc. / Visuals Unlimited / Corbis.)

Геном ретровирусов представлен РНК, и, когда вирус попадает в клетку, он первым делом с помощью фермента обратной транскриптазы синтезирует ДНК на РНК-шаблоне. Эта вирусная ДНК встраивается в клеточный геном, после чего на ней синтезируется масса молекул вирусных РНК, которые, в свою очередь, служат шаблонами для производства вирусных белков. Всё заканчивается тем, что РНК упаковывается в вирусные частицы, которые выходят наружу.

Но бывает так, что клетка подавляет синтез вирусных РНК, так что вирус, встроившись в ДНК хозяина, теряет способность размножаться. Его геном становится своеобразным грузом, который будет переходить от родительской клетки к дочерней. И если проанализировать, например, геном млекопитающих, то можно обнаружить множество ретровирусных последовательностей, которые в большинстве своём неактивны – после того, как клетки запрещают синтезировать на них РНК, они ещё и многократно мутируют, так что, в конце концов, становятся совершенно безопасным и неактивным генетическим мусором. 

Однако B-клетки, как оказалось, смогли извлечь свою выгоду из мусорной вирусной ДНК. Выгода связана с так называемыми антигенами TI-2. Под антигеном понимают любую молекулу, которая вызывает подозрение у иммунитета и заставляет его принять соответствующие меры. Это может быть чужеродный белок, или липополисахаридная оболочка бактериальной клетки или вирусной частицы. Но разные антигены иммунитет «видит» по-разному. Если речь идёт о белке, то для выработки антител против него необходима помощь специальных клеток Т-хелперов: они помогают В-клеткам понять, что в организме появились чужие молекулы.

Однако антигены TI-сортов, в том числе и TI-2, которые представляют собой крупные полисахаридные фрагменты с повторяющимися участками в молекулярной структуре, В-клетки могут различать сами и, поймав такую молекулу, начинают синтез антител без помощи со стороны Т-хелперов. Известно, что TI-2 взаимодействуют во множестве точек с рецепторами В-клеток, но что происходит дальше, как запускается синтез иммуноглобулинов, до сих пор было непонятно. 

Исследования Бейтлера и его коллег начались с поиска мутаций у мышей, чей иммунитет не видел TI-2 антигены. Оказалось, что у таких животных были испорчены сигнальные пути, реагирующие на чужие РНК и ДНК в цитоплазме. Но зачем B-клеткам для синтеза антител нужны РНК и ДНК-сигналы? В статье в Science авторы пишут, что антигены TI-2 включали синтез РНК на всех ретровирусных последовательностях, спящих в клеточном геноме. В клетке появлялось много вирусной РНК, на которой синтезировалась ДНК. Синтез вирусных нуклеиновых кислот и синтез антител были связаны самым непосредственным образом. Если в В-клетках отключали фермент обратную транскриптазу (которая делает ДНК на РНК-шаблоне), синтез иммуноглобулинов сильно падал. Но и тогда всё равно оставался запасной путь активации: срабатывал один митохондриальный антивирусный белок, который чувствовал именно РНК, и давал сигнал к синтезу антител. То есть даже без ретровирусной ДНК клетка могла ответить на антигенный сигнал.

Эксперименты ставили на иммунной системе мышей, и, если результаты подтвердятся на человеке, это будет иметь большие последствия для медицины. Ведь, например, антиВИЧ-терапия предполагает подавление обратной транскриптазы вируса иммунодефицита – но ведь тогда отключается и обратная транскриптаза В-клеток, которая, как видим, очень важна для реакции на инфекцию. Вполне возможно, что помощь в синтезе антител – не единственная функция эндогенных ретровирусов, спящих в ДНК, и в дальнейших исследованиях могут обнаружиться другие способы того, как наши клетки и клетки животных научились использовать бывших паразитов к своей выгоде.