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.
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:
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 (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.
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.
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