Вирусы из восьмидесятых

Знаете ли вы что для идеального ограбления живой клетки достаточно всего трёх инструментов?


Паразит — это специалист по эксплуатации ресурсов хозяина. Миллиарды лет эволюции на этом поприще не прошли даром: каких только изощрённых методов извлечения чужих питательных веществ ни видела Земля.

Но только самые хитрые паразиты смекнули: лучше всех грабит тот, кто не извлекает, а наоборот, внедряет. Ведь если поместить нужную идею в информационный «сейф» хозяина, то тогда он не просто отдаст паразиту последнее, так ещё и попросит оставить отзыв о качестве сервиса.

Внедрение, а не извлечение.

Небольшая экскурсия в живую клетку

ДНК — это архив с инструкциями для постройки абсолютно всех белков; хранится он в ядре клетки. Каждый раз когда клетке нужно синтезировать белок, она находит нужный участок ДНК, распаковывает его, и считывает.

Гены в ДНК, они как файлы в архиве.

Проблема в том, что строить белки внутри ядра нельзя — это всё равно что установить токарный станок прямо посреди библиотеки. Выносить фрагменты ДНК из ядра тоже нельзя: если нечаянно похеришь, то начальство не простит.

Что делать?

Решение довольно логичное: раз нельзя вынести оригинал документа из архива, то можно просто переписать его на какую-нибудь туалетную бумажку, и уже с этой бумажкой идти в мастерскую.

Именно так и поступают наши клетки: распаковывают нужный участок ДНК, переписывают его на временный носитель информации — РНК — и уже эту РНК несут на сборочную линию.

ДНК - РНК - белок

Красным цветом показана РНК: сначала она синтезируется поверх ДНК внутри ядра, после чего экспортируется и используется для сборки белка из отдельных аминокислот (большие разноцветные круги).

Строение ретровирусов

Так ретровирус выглядит в разрезе:

Его основа — это капсид: замкнутая ёмкость, собранная из сотен связанных между собой капсидных белков. Это — наглухо запечатанный саркофаг, внутри которого хранятся служебные белки (до них мы дойдём), а также две молекулы РНК со всей наследственной информацией вируса. Именно РНК, а не ДНК: ретровирусы хранят инструкции для постройки белков не на полках с файлами, а на двух «туалетных бумажках».

Снаружи капсид выглядит вот так:

Капсид ретровируса в 3D

Что ещё стоит отметить:

1) РНК плавают в капсиде не сами по себе: на них нанизаны сотни специальных белков — как бусы на двух ниточках.

2) Ретровирусы относятся к так называемым оболочечным вирусам: их капсид никогда не плавает голым, а всегда завёрнут в мембранную оболочку. По строению это — самая настоящая клеточная мембрана с торчащими из неё оболочковыми вирусными белками.

Капсид находится внутри мембранной оболочки

Капсид (оранжевая штука внутри) завёрнут в мембранную оболочку (серая), из которой торчат разные оболочковые белки.

Q: Зачем на РНК бусы?

Чтобы ответить на этот вопрос, надо вспомнить, чем вообще РНК отличается от ДНК.

ДНК — это химически инертная молекула. Она не реагирует ни сама с собой, ни с окружающими веществами, а главное — её свойства не зависят от последовательности. Вот почему в ней удобно хранить наследственную информацию: она не попытается сожрать клетку заживо если вдруг вписать в неё не то предложение.

РНК в этом смысле отличается. Да, она тоже может хранить наследственную информацию, но она более химически активна. Разные её части могут притягивать друг друга, из-за чего вся молекула может свернуться; а в некоторых случаях РНК может даже взаимодействовать с другими веществами — прямо как белок.

Бусы нужны для того, чтобы РНК не комкалась и не слипалась сама с собой — ведь тогда с ней станет невозможно работать.

Q: Почему ретровирусы завёрнуты в клеточную мембрану: они же не клетки?

Фишка в том, что эта мембрана не является частью вируса: он её не синтезирует и никак не регулирует. Оболочка ретровируса — это цельноворо́ваный кусок мембраны заражённой клетки. Ретровирус как охотник: одет в шкуру убитого им же медведя.

 Q: Зачем нужны матрикс-белки?

Пока низачем.

Внедрение

Не каждая клетка может стать жертвой ретровируса: у разных видов вирусов свои предпочтения, но чаще всего они заражают клетки крови и гемопоеэза.

Но как именно вирус находит среди тысяч клеток нужную?

Очень просто: клетка — это не пустынная планета. Её мембрана пронизана самыми разными рецепторами.

За миллионы лет эволюции ретровирусы приобрели инструменты для того, чтобы связываться только с теми рецепторами, которые присутствуют на интересующих их клетках.

Инструмент проникновения — это оболочковый комплекс: связка из нескольких белков, торчащая из оболочки вируса. Задача комплекса — узнавать нужные рецепторы, связываться с ними, и за счёт серии конформационных изменений подтягивать вирус к клетке настолько близко, чтобы вирусная оболочка и клеточная мембрана схлопнулись.

Вот зачем нужна шкура убитого медведя — чтобы сливать её с мембраной очередной жертвы.

Стоит капсиду оказаться внутри клетки, как начинается всё самое интересное.

Все животные, растения и бактерии умеют переписывать ДНК в РНК, но не наоборот. Создать новую молекулу ДНК можно исключительно с другой ДНК, а РНК — это всегда конечный, тупиковый продукт.

Но только не для ретровируса. У него есть специальный белок — ретротранскриптаза (она же «обратная транскриптаза»), который может переписывать две вирусных РНК в полноценный фрагмент ДНК. Имея два куска туалетной бумажки, вирус состряпывает по ним липовый файл, чтобы подсунуть его в архив клетки-хозяина.

Обратная транскрипция — довольно странный процесс.  Во-первых, она разрушает РНК по мере копирования: поэтому вирусные туалетные бумажки одноразовые. Во-вторых, ретротранскриптаза работает довольно коряво и делает много ошибок — в тысячи раз больше, чем наши клетки делают при обычной транскрипции.

Q: Зачем нужна не одна, а аж две туалетных бумажки?

Два слова: половое размножение.

Как и мы с вами, ретровирусы имеют двойной комплект генов, которые отличаются друг от друга и в большинстве случаев происходят от разных «родителей».

При считывании ретротранскриптаза может перескакивать с одной молекулы РНК на другую, и так синтезировать рекомбинантную ДНК, в которой будут чередоваться последовательности из обеих исходных РНК.

Ретротранскриптаза перепрыгивает с одной молекулы РНК на другую и таким образом синтезирует рекомбинантную ДНК, содержащую фрагменты из обеих исходных РНК.

Половое размножение плюс криворукость ретротранскриптазы, и внезапно ретровирусы — самые быстроэволюционирующие существа на Земле, способные наращивать просто нереальное генетическое разнообразие всего за одно поколение.

После обратной транскрипции полученная рекомбинантная ДНК связывается с другим белком — интегразой. Её функция — катализировать вставку вирусного фрагмента в геном клетки. Как только это произойдёт, информация о вирусных белках официально станет частью ДНК хозяина.

Внедрение осуществлено. Крючок, печатная машинка и степлер — вот и весь набор мастера.

Q: Что дальше?

Очень скоро клетка заглянет в свой архив, увидит там новые файлы и пойдёт штамповать по ним белки, даже не догадываясь о том, что производит запчасти для новых вирусов. В этом и есть суть внедрения — заставить клетку хозяина добровольно и по своей воле делать то, что хочет вирус.

Q: По какому принципу интеграза выбирает, в какой участок ДНК хозяина осуществлять внедрение?

Ни по какому. Внедрение осуществляется методом тыка: в любую хромосому, на любом участке, между любыми генами хозяина. Иногда прямо внутрь генов хозяина.

Вот почему ретровирусы могут вызывать рак: внедряя свою ДНК куда ни попади, они могут нарушить работу генов клетки и запустить её злокачественное перерождение.

Q: Почему ретровирусы так называются? Что в них такого старинного?

Есть версия, что всё из-за причёски:

Обратите внимание, что вирус справа — это вообще-то не ретровирус, а бактериофаг.

Ещё есть версия, что ретровирусы — это сверхдревняя, невероятная форма жизни, которая прибыла к нам с суровой планеты Нибиру. Поэтому ретровирусные заболевания неизлечимы — само их естество пропитано такой древней мудростью, что их не одолеть человеческими силами.

Но на самом деле, конечно, всё проще: приставка «ретро-» означает не «древний», а «назад», или «обратный». И называются так ретровирусы в честь обратной транскрипции: всё не как у всех, а наоборот.

Сборка новых вирусиков

Как уже было сказано, клетка неспособна понять, что перед ней чужеродный ген, и поэтому начинает считывать вирусные гены как свои вскоре после вставки. Всего в вирусной вставке три гена, но между ними нет последовательностей, останавливающих транскрипцию, поэтому внедрённый фрагмент всегда считывается целиком в одну длинную молекулу РНК с абсолютно всей генетической информацией вируса.

Таким образом, мы опять вернулись в начало: полные РНК, которые пишет клетка, ничем не отличаются от РНК, которые находятся внутри вирусов. А значит, её можно прямиком запечатывать в «новорожденные» вирусы.

Эта же РНК используется для синтеза вирусных белков. Рибосома читает её с начала, но поскольку между генами gag и pol есть стоп-последовательность, она считывает только первую треть молекулы:

В результате получается полибелок gag: матрикс, капсид и нуклеокапсид-белки, соединённые вместе перемычками в единую белковую последовательность.

Это — одна из фишек ретровирусов: их гены кодируют белки не по одному, а комплектами, которые уже впоследствии режутся на отдельные «детальки».

Принцип примерно тот же, что и с пластиковыми деталями в литниках: сразу несколько белков синтезируются в одной «цельнолитой» конструкции, и уже позже их можно нарезать.

А сейчас я предлагаю Вам вернуться к схеме строения ретровируса:

Обратите внимание на расположение структурных белков: матрикс-белки плотно связаны с мембраной, капсид-белки связаны друг с другом, а нуклеокапсид-белки надеты на РНК. Следовательно, между соответствующими компонентами есть химическое сродство: матрикс стремится связаться с мембраной, капсид-белки как магниты притягивают друг друга, а нуклеокапсид липнет к РНК.

Так вот: все эти свойства работают и в ненарезанных полибелках. Сразу после синтеза они начинают притягиваться к клеточной мембране своим матрикс-концом. По пути они цепляют нуклеокапсид-концом вирусные РНК, а также склеиваются друг с другом капсид-серединками. Постепенно всё больше и больше полибелков скапливаются под мембраной и связываются друг с другом.

Вирус в буквальном смысле собирает сам себя, чисто за счёт химических связей между компонентами.

Стрелками показаны силы притяжения

Кстати, вот вам и ответ на вопрос «зачем нужны матрикс-белки?» В зрелом вирусе — низачем: они просто сидят под оболочкой и ничего не делает. Но без них вирусные частицы просто не смогли бы собраться под мембраной и отпочковаться.

Q: Как вирус находит нужную РНК?

Как говорилось в начале, РНК — химически активная молекула, свойства которой зависят от последовательности.

У ретровирусной РНК есть особая последовательность Ψ. Когда две ретровирусных РНК оказываются рядом, их Ψ-участки склеиваются. Этот же участок имеет очень высокое сродство к нуклеокапсиду, поэтому gag-полибелки подхватывают склеенные вирусные РНК в цитоплазме и утаскивают к мембране.

Q: Откуда берутся оболочковые белки?

Сплайсинг — это вырезание лишних фрагментов из свежесинтезированной РНК.

Генетический код — он как дипломная работа: слишком много воды. Поэтому, когда клетка считывает любой ген, она сначала в лоб переписывает его на туалетную бумажку, а после берёт ручку и начинает вычёркивать из неё всё лишнее. Такой механизм позволяет клеткам, к примеру, из одного гена производить много вариантов белков.

Суть сплайсинга — если выборочно вырезать из транскрибированной РНК фрагменты, можно получить много разных вариантов одного и того же гена.

Для всего этого в генетическом коде есть специальные последовательности-метки, которые подсказывают сплайсинг-ферментам что «вот здесь надо отрезать».

В ретровирусном геноме тоже есть такие метки, но только слабые — они срабатывают через раз: когда вирусная РНК синтезируется и ферменты просматривают её последовательность, существует вероятность что они пропустят метку и не разрежут РНК. А может быть разрежут…

Таким образом, часть вирусных РНК экспортируется из ядра как есть, а часть сплайсится: из них полностью вырезаются гены gag и pol.

Сплайснутая env-РНК ретровирусов кодирует по строению похожа на РНК мембранных белков, поэтому клетка по глупости своей экспортирует её не в цитоплазму, а на эндоплазматическую сеть: место синтеза и созревания всех мембранных белков. Там по ней собираются, созревают и нарезаются вирусные оболочковые белки, а потом запечатываются в пузырьки и доставляются на мембрану клетки.

Оболочковая РНК выходит из ядра и связывается с рибосомами (фиолетовые), которые считывают РНК и синтезируют по ней белок прямо внутрь эндоплазматической сети (голубой). Синтезированные белки созревают по мере продвижения по сети, а потом упаковываются в пузырёк и отправляются на мембрану. Комплекс Гольджи (зелёный) — это перевалочный пункт между эндоплазматической сетью и мембраной, где белки сортируются и нарезаются. Общий путь оболочковых белков показан пунктирной стрелкой.

Проще говоря, клетка проводит оболочковые белки через самый обычный путь синтеза и транспорта всех мембранных белков. В этом и есть секрет ретровирусов: убедить клетку делать за них грязную работу. Всё что для этого нужно — это чтобы вирусные белки проходили фейс-контроль там где положено.

Q: А что насчёт интегразы, обратной транскриптазы — откуда вирус берёт эти белки?

РНК — химически активная молекула, и может сворачиваться в сложную трёхмерную структуру (где-то это уже упоминалось, да?).

Так вот. В вирусной РНК есть последовательности, которые делают её склонной образовывать петли — это делает её не очень удобной для трансляции.

Обычно рибосома считывает только первую треть вирусной РНК и синтезирует полибелок gag. Но из-за особого свёртывания РНК существует вероятность, что рибосома допустит ошибку, пропустит стоп-кодон между gag и pol, и продолжит синтезировать белок дальше. Такое случается примерно в одном из 20 случаев.

В результате, на каждые двадцать полибелков gag рибосома будет синтезировать один полибелок gag-pol: длиннющую связку, включающую в себя сразу и все структурные, и все служебные белки.

Общая схема производства вирусных компонентов выглядит вот так:

По мере того как всё больше и больше вирусных компонентов связываются вместе, они всё сильнее и сильнее выпячиваются из мембраны — и так до тех пор пока между ними и клеткой не остаётся узкий перешеек.

Почкование вируса от клеточной мембраны

В этот момент мембрана схлопывается и вирусная частица отделяется от клетки.

Q: Когда вирус отпочковывается, откуда он знает что в нём правильное соотношение gag и gag-pol? Откуда он знает, что в нём есть две молекулы РНК? Откуда он знает, что на куске мембраны, от которого он отпочковывается, есть оболочковые белки?

Ниоткуда.

Я знаю, как вы себе это представляете: одинокая вирусная частица как солдат удачи проникает в клетку, внедряет свои гены, после чего клетка начинает синтезировать вирусные компоненты и аккуратно по одному собирает новые вирусики, доставляя все запчасти в нужное место неким магическим образом.

На деле же всё работает иначе.

Во-первых, единственная вирусная частица скорее всего вообще не сможет успешно заразить клетку, и просто где-нибудь сдохнет, споткнувшись о какой-нибудь иммунный белок. Обычно вирусы штурмуют клетку сотнями, облепляя её мембрану со всех сторон: в итоге, ДНК клетки оказывается истыканной сразу десятками вирусных вставок.

Во-вторых, сборка вирусов — это не фабричный конвейер, а скорее крепкий бульон с растворёнными в нём вирусными белками, которые как масло «вроде как должны собираться в пузырьки». Когда внедрённые гены активируются, клетка начинает непрерывно писать тысячи вирусных РНК с каждой из имеющихся вставок. Половина из них сплайсится, экспортируется на эндоплазматическую сеть, и там по ним собираются десятки тысяч оболочковых комплексов, которые втыкаются в клеточную мембрану до тех пор, пока их не станет больше чем фонарных столбов в Токио.

А тем временем несплайснутые РНК процеживаются из ядра, где с них штампуются полибелки просто в гигантских количествах — тут речь уже не о тысячах штук, а о процентной концентрации в цитоплазме. Все эти вирусные компоненты, прочитанные с генов сразу дюжины вирусов-родителей, перемешиваются и начинают собираться в агрегаты, оседая на мембране. Где-то там к ним прилипают две рандомных вирусных РНК, которые скорее всего даже не принадлежат одному вирусу-родителю.

Вот вам и мегаполовое размножение вирусов: никаких брачных игр, никакого секса — просто берём мешок, засыпаем в него запчасти и трясём.

Репликация вирусов — это чисто химический процесс, во многом полагающийся на статистику. Да, gag-полибелки откалиброваны эволюцией, чтобы слипаться вместе под мембраной, но это никак не отменяет того, что тысячи из них в итоге никогда не доберутся до мембраны и не станут частью вируса. Никто не проверяет: «А правильное ли соотношение gag/gag-pol в пачкующихся частицах?» — просто раз уж gag и gag-pol синтезируются в соотношении 20:1, то наверное тупо по законам статистики примерно столько же их окажется и в вирусах. Не существует никакого магического диспетчера, который направлял бы скопления полибелков к тем участкам мембраны, где есть оболочковые белки — весь расчёт на то, что если эндоплазматическая сеть будет слать их на мембрану тысячами, то очередной пачкующийся вирус хотя бы парочку да прихватит с собой.

При этом, сколько вирусов в итоге пачкуются без единого gag-pol, без оболочковых комплексов, а то и вообще без РНК —  это одному только О́дину Всемогущему известно. Все эти дефектные вирусы, разумеется, смиренно дохнут  — но пока большинство вирусов выпускаются в годной комплектации, никто не станет их оплакивать. Такое вот щедрое жертвоприношение богу статистики…

Будем называть вещи своими именами: вирусы — это просто комки́ из белков и нуклеиновых кислот, склеенных вместе межмолекулярными связями. Они не размножаются в том смысле, в каком размножаемся мы, а вся их бытовуха куда лучше описывается законами химии нежели биологии.

Q: Каким образом эта куча из слепленных вместе вирусных белков превращается в зрелую вирусную частицу?

Чтобы вирус созрел, полибелки gag и gag-pol надо нарезать. Занимается этим протеаза — один из служебных белков. Каждый gag-pol включает в себя не целую протеазу, а только половинку: чтобы протеаза заработала, две половинки должны объединиться.

На радость вирусам, полибелки gag-pol довольно гибкие, и существует вероятность, что два полибелка спонтанно пересекутся друг с другом и на мгновение сложат зрелую протеазу. Этого мгновения достаточно, чтобы протеаза вырезала сама себя из gag-pol и поплыла дальше резать остальные полибелки.

Отрезанные матрикс-белки остаются торчать из-под оболочки, нуклеокапсидные белки остаются связанными с РНК, а капсид-белки начинают объединяться друг с другом и постепенно собираются в зрелый саркофаг. Так нарезанные белки самоорганизуются и формируют зрелый ретровирус.

Созревание ретровирусов

К «набору отца» из печатной машинки, степлера и крючков внезапно добавляются ещё и кусачки.

Q: Почему ретровирусы убивают своих носителей — ведь это эволюционно невыгодно?

На самом деле они — одни из самых миролюбивых вирусов. Им выгодно долгосрочное сотрудничество с хозяином — в большей степени, чем другим вирусам — и у них почти не бывает механизмов прямого вредительства клеткам: ни токсичных белков, ни бесконтрольной репликации. А когда приходит время покинуть клетку, они аккуратно от неё почкуются, а не взрывают изнутри, как это делают, к примеру, чужие бактериофаги:

Многие ретровирусы либо вообще не вызывают патологий, либо вызывают их в редких случаях у небольшого процента хозяев. Виды же с выраженными патологиями вызывают их скорее «случайно» нежели направленно.

Например, некоторые ретровирусы (мышиный вирус лейкемии и т.п.) могут вызывать губчатое поражение нервной системы, смертельное в 100% случаев. Происходит это потому, что вирусы, которые в норме паразитируют в крови, иногда могут нечаянно угодить в ЦНС. А там их оболочковые белки из-за особенностей строения плохо проходят фейс-контроль и начинают засорять эндоплазматическую сеть, что в итоге приводит к вакуолизации и гибели нервных клеток.

Другие ретровирусы могут вызвать рак, если интегрируют свою ДНК рядом с или прямо внутрь какого-нибудь гена, регулирующего клеточное деление. Это — абсолютно случайное и маловероятностное событие, которое не приносит никакой пользы в том числе и вирусу.

Ну и конечно многие ретровирусы — в частности, ВИЧ — вызывают иммунопатологии. Причина не столько в жизнедеятельности самого вируса, сколько в истеричной реакции иммунной системы на его присутствие: при обнаружении ретровирусов иммунные клетки могут запустить деструктивный механизм самоликвидации, пироптоз. При пироптозе клетка массово производит воспалительные медиаторы, после чего её мембрана разрывается на части и всё её содержимое вываливается наружу. Это — что-то вроде осколочной гранаты: клетка взрывается, находящиеся внутри неё ошмётки вирусов и воспалённая жижа разлетаются во все стороны и попадают на другие клетки, отчего те тоже начинают воспаляться и самоликвидироваться. Получается цепная реакция: иммунные клетки лопаются, цепляют ошмётками другие клетки, те тоже лопаются — и так по кругу. При этом 95% из них вообще не заражены вирусом и мрут просто за компанию.

Вот почему вирус иммунодефицита приматов не вызывает СПИД у мангабеев и других африканских приматов: вместо того, чтобы расстреливать вирус в упор из гранатомёта, причём в своей же квартире, они просто игнорируют его, и СПИД не развивается даже при очень активном размножении вируса.

Но на любое правило есть исключения: некоторые ретровирусы — не просто причинители смерти по неосторожности, а самые настоящие убийцы.  Например, Т-лимфотропный вирус человека вызывает рак крови, но не случайными вставками, а активно вмешиваясь в работу генов и системы ремонта ДНК. Отличился в этом плане и ВИЧ: с помощью специального белка он заставляет заражённую клетку производить «сигнальный белок смерти», единственная функция которого — доводить до суицида окружающие клетки.

Q: Почему ретровирусы так сложно извести?

Когда вирус попадает в кровь и начинает заражать клетки, иммунная система обучается находить его и ликвидировать. Специальные клетки добывают образцы вирусных белков, после чего поднимают целую армию Т-киллеров и B-лимфоцитов, способных распознавать вирусы по этим белкам. Задача Т-киллеров — искать и ликвидировать заражённые клетки, тем самым обрубая производство новых вирусов, пока В-лимфоциты в гигантском количестве штампуют и выпускают в кровь антитела против свободных вирусных частиц.

Причём всё это происходит довольно быстро: стоит вирусу обнаружить себя, и уже мгновение спустя толпа Т-киллеров стучится в двери инфицированных клеток.

Вот только проблема в том, что когда ты имеешь дело с самым быстроэволюционирующим существом на Земле, «довольно быстро» — это «недостаточно быстро». К тому моменту как Т-киллеры, заточенные сражаться с конкретным врагом, придут на разборку, этого конкретного врага уже и след простынет: у ретровирусов будут уже абсолютно другие белковые последовательности. И сколько бы иммунная система не пыталась угнаться за ними, собирая всё новые образцы и обучая всё новых Т-киллеров, ретровирусы всегда будут на шаг впереди.

Но и это ещё не всё. Когда вирус успешно внедряет свои гены в ДНК клетки, то как сказал Ди Каприо: «стоит идее завладеть мозгом генóмом, избавиться от неё уже практически невозможно». Теперь, даже если убить абсолютно все вирусные частицы в крови, их наследие всё равно останется: рано или поздно заражённые клетки продолжат читать внедрённые гены и штамповать новые вирусы. При этом, у иммунной системы не предусмотрено вообще никакого механизма решения этой проблемы — если ген находится в ДНК клетки, то он официально её часть, и точка.

Т-киллеры могут вычислить заражённые клетки исключительно по вирусным белкам, если та их синтезирует… но она может их и не синтезировать. Тут всё как в жизни: если подбросить файл в архив, то он может пойти в работу уже через десять минут, а может пропылиться на полке несколько лет прежде чем его кто-нибудь возьмёт в руки. В некоторых случаях заражённая клетка не экспрессирует вирусную ДНК годами. В глазах иммунной системы такая клетка на 100% здорова — потому что она по факту на 100% здорова… до поры до времени.

Такие клетки с дремлющей вирусной ДНК образуют латентный резервуар инфекции, что делает невозможным её полное искоренение. Поэтому антиретровирусные препараты работают, но не исцеляют: они обрубают размножение вирусов и полностью убирают их из крови больного — казалось бы, пациент здоров. Но если прекратить приём препаратов, то рано или поздно клетки со «спящей» вирусной ДНК начнут просыпаться, и враги ударят с новой силой.

Теоретическим решением проблемы было бы вырезание вирусных фрагментов из клеток с помощью генной инженерии.

Q: Зачем нужна вся эта порнография: сначала переписывать РНК в ДНК, потом ДНК в РНК? Если ретровирусу нужно интегрировать ДНК в геном хозяина, почему бы ему сразу не хранить внутри себя готовую ДНК?

Как сказала Прокопья Людмиловна, «увы, не получается».

Допустим, нет никакой ретротранскриптазы, и внутри вирусных частиц уже хранится готовая ДНК. Тогда при слиянии вируса с клеткой капсид будет сразу распечатываться, и ДНК будет внедряться в геном хозяина. Пока всё ок.

Но вопрос: дальше-то что? Чтобы производить новые вирусы, нужно откуда-то брать копии интегрированной ДНК. Из ядра? Дык это невозможно в принципе. Помните: выносить оригиналы файлов из архива запрещено. Экспортировать гены из ядра можно только переписав их на РНК.

Если в ядро можно внедрить только ДНК, а экспортировать из ядра только РНК, то вирусам в любом случае придётся делать обратную транскрипцию, чтобы сконвертировать экспортированную РНК в готовую для интеграции ДНК — иначе цикл не замкнётся.

Q: Но почему обратная транскрипция должна происходить именно после проникновения вируса в клетку, перед самой интеграцией? Почему не перед почкованием вирусов — тогда внутри «новорожденных» вирусных частиц сразу была бы готовая ДНК?

В теории да, можно было бы переписывать РНК сразу после выхода из ядра, и запечатывать уже готовую ДНК в почкующиеся вирусы…

… вот только клетка охренеет от такой наглости быстрее, чем эта переписанная ДНК успеет хвостом вильнуть.

Вся ДНК в клетке хранится исключительно внутри ядра, и не покидает его ни при каких условиях. Любые фрагменты ДНК за пределами ядра — это даже не красный флаг, а скорее какой-то апокалипсис. Что могут означать документы из секретного архива, просто валяющиеся посреди улицы? Война? На здание архива сбросили бомбу? Враги сбрасывают компромат посреди города с вертолёта? Случись подобное, и клетка в секунды порвёт себя на куски пироптозом вместе со всеми надеждами вирусов на воспроизведение.

Да-да, когда вирус проникает в клетку, он точно так же начинает собирать ДНК за пределами ядра — вот только происходит это внутри полностью сформированного и запечатанного капсида, основная функция которого: прятать вирусные компоненты от любопытных глаз клеточной полиции. На момент выхода вирусной РНК из ядра капсида ещё не существует как такового — а значит, обратную транскрипцию можно производить не раньше, чем вирус отпочкуется от клетки.

Q: Почему бы тогда не синтезировать ДНК, пока свободная частица плавает в поисках клетки для заражения?

Это отличная идея, вот только откуда вирус возьмёт запчасти для сборки ДНК? Ретровирусы — конченные нищеброды: у них кроме двух туалетных бумажек, печатной машинки, степлера и кусачек нет нихрена своего.


Рекомендуемое чтиво:

Про димеризацию и упаковку вирусной РНК
Про сборку, почкование и созревание ретровирусов
Про капсид
Про оболочковые белки
Про нуклеокапсид
Про интеграцию

Напишите, что вы думаете:

avatar
  Подписаться на обновления  
Оповещать о