Войны вирусов
Морские одноклеточные защищают себя от гигантских вирусов с помощью вирофагов.
Как мы знаем, вирусы не могут жить без клетки: они не могут размножаться сами по себе, у них нет для этого ни молекулярных инструментов, ни обмена веществ, который обеспечивал бы их энергией.
Всё, что вирусу нужно, он берёт у хозяина – и вот мы видим, как хозяйская клетка вместо того, чтобы синтезировать свои белки, синтезирует белки вируса, размножает его ДНК или РНК, и как в клетке появляются всё новые и новые вирусные частицы, которые выходят наружу, как бы отпочковываясь от наружной клеточной мембраны. Часто случается так, что клетка просто лопается из-за огромного количества вирусных копий, которые успели в ней наплодиться.
Но вирусов на свете очень и очень много, и легко можно представить, что некоторым из них приходится конкурировать друг с другом. И вот тогда срабатывает правило «враг моего врага – мой друг», то есть один из вирусов помогает их общему хозяину победить другого. Именно такие вирусные бои разыгрываются в клетке жгутикового одноклеточного Cafeteria roenbergensis, которого можно найти в морях и океанах по всей земле. (Родовое название – Cafeteria – эти простейшие получили благодаря очень большой роли, которую они играют в морских пищевых цепочках: сами питаясь бактериями, «кафетерии» служат пищей множеству других простейших и мелких беспозвоночных.) На C. roenbergensis нападает гигантский вирус CroV, геном которого кодирует сотни белков – после внедрения CroV в клетку в ней формируются настоящие вирусные фабрики с множеством ферментов, которые собирают частицы вируса.
Но в то же время «хозяйственно-паразитическая» деятельность CroV привлекает внимание другого вируса – так называемого мавируса, который паразитирует на самом CroV. Мавирус запрещает CroV тратить клеточные ресурсы на самого себя, кроме того, он использует некоторые белки «большого» вируса в своих целях, так что теперь вместо частиц CroV в клетке появляются частицы мавируса. Остроты конфликту добавляет то, что мавирусу для размножения необходим «гигант» CroV.
В недавней статье в Nature Маттиас Фишер (Matthias G. Fischer) и Томас Хакл (Thomas Hackl) из Института медицинских исследований Общества Макса Планка описывают некоторые подробности взаимоотношений CroV, паразитирующего на нём мавируса и одноклеточного C. roenbergensis.
Как и многие другие вирусы, мавирус способен встраиваться в хозяйскую ДНК, при этом он не заставляет хозяина ни синтезировать вирусные белки, ни копировать вирусный геном и вообще ничем не напоминает о своём существовании. Но если в C. roenbergensis со «спящим» мавирусом в геноме подселится вирус CroV и начнёт размножать себя, то мавирус «проснётся» и тоже начнёт активно размножаться. Причём на первых порах мавирус не мешает CroV: они оба удваивают свои геномы, строят вирусные частицы, и для клетки всё заканчивается печально – она разрушается. Но теперь в той среде, где живёт конкретная популяция C. roenbergensis, появились сразу два активных вируса. Мавирус может проникать в клетки одновременно с CroV, и вот тут уже CroV размножаться не получится: мавирус ему это запретит.
На самом деле, мавирус – не единственный пример подобного сверхпаразитизма. Вирусы, использующие другие вирусы, называются вирофагами, и все известные на сегодняшний день вирофаги специализируются именно на гигантских вирусах – среди большого (по вирусным меркам) набора белков, который в ходе эволюции приобрели гигантские вирусы, есть и такие, которые необходимы вирофагам для размножения. Несколько месяцев назад мы писали, что у вирусов-гигантов вроде даже удалось найти систему защиты от вирофагов, и что защиту эту они якобы позаимствовали у бактерий. (Впрочем, с тем, что вирусы «одолжили» бактериальный иммунитет, согласились далеко не все исследователи.)
Однако в случае с мавирусом и CroV интереснее другое – то, что мавирус для более эффективного использования CroV объединил усилия с одноклеточным хозяином. Для одноклеточного появление гигантского CroV всегда заканчивается гибелью, так что мавирус, который умеет «засыпать», выглядит более приятным (если можно так сказать) паразитом. С другой стороны, для самого мавируса тоже выгоднее уметь «спать» в клеточном геноме – потому что ему в любом случае для размножения нужен CroV, и не лучше ли его подождать прямо внутри C. roenbergensis.
Конечно, единичную клетку со «спящим» мавирусом, в которую проник ещё и CroV, уже ничто не спасёт, но на уровне популяции в целом выгода очевидна: вирофаг мавирус защитит C. roenbergensis от бесконтрольного размножения CroV. Можно сказать, что мавирус стал чем-то вроде своеобразного иммунного оружия одноклеточных. В данном случае «иммунный» – лишь метафора, и к настоящему иммунитету взаимоотношения вирофага и C. roenbergensis не имеют отношения – хотя не будем забывать, что некоторые вирусы, давным-давно осевшие в геноме млекопитающих, сумели таки пригодиться «настоящему» иммунитету.
15 декабря 2016
Статьи по теме:
