История иммунной системы

Механизм РНК-сайленсинга уже очень давно стал частью генома растений и постоянно совершенствуется в процессе совместной эволюции растений и вирусов. Он основывается на том, что вирусы, проникнув в клетку, преобразуют свой генетический материал в матричную РНК (мРНК), поскольку только ее можно успешно внедрить в рибосому растительной клетки. Дело в том, что эта фабрика белков принципиально считывает только «рецепты», записанные в виде мРНК. Вирусы, у которых генетическая информация содержится в ДНК, также должны сначала транскрибировать ее в мРНК, чтобы можно было провести операцию по перепрограммированию производства белков в растительной клетке.

Для дублирования и транскрипции своего генетического материала вирусы используют биологическую инфраструктуру зараженной клетки, и этот процесс не проходит мимо ее внимания. Растительные организмы научились этому в ходе эволюции. Они реагируют на продукты расщепления вирусной РНК, которые неизбежны в ходе репликации и транскрипции. Этот процесс сложен и включает различные стадии, следующие друг за другом. Нам для понимания происходящего достаточно знать, что в результате этого процесса образуется продукт расщепления — малая интерферирующая РНК (миРНК).

Если вирус уже знаком данному растению, то растительная клетка распознает его присутствие через миРНК, а затем начинает вырабатывать вещества, которые способны разрушить или хотя бы блокировать вирус. Для этого используются так называемые белки-аргонавты. Их название происходит от моллюска Argonauta argo. При чем тут этот обитатель морей? Возможно, дело в том, что эти белки при определенных условиях окрашивают листья в сине-фиолетовый цвет, свойственный многим головоногим моллюскам. Любопытно, что и в греческой мифологии тоже есть аргонавты — так именовался экипаж корабля «Арго».

Нам же важно для понимания устройства иммунной системы растений знать, что аргонавты способны разрезать вирусную РНК и тем самым обезвреживать ее. Малая интерферирующая РНК берет аргонавтов за руку и целенаправленно приводит к РНК вируса, которую необходимо уничтожить. Вторым элементом этого процесса являются белки-дайсеры (от англ. dice — нарезать кубиками). Они разрезают генетический материал вируса, словно кухонный нож морковку. Интересно, что эта борьба идет между растениями и вирусами на протяжении всей истории. Вирусы ищут обходные маневры, а растения вновь приспосабливаются к их уловкам. В идеале между ними должно складываться эволюционное равновесие, которое не позволяет растениям вымереть под натиском вирусов. Обе стороны учатся сосуществовать друг с другом. Тот же самый процесс происходит и между людьми и вирусами (или бактериями).

Аргонавты и дайсеры по своим функциям являются иммунопротеинами врожденного механизма защиты растений. Они борются с генами вирусов, и им принадлежит решающая роль на очень ранней стадии иммунного ответа, когда растение еще только пытается противодействовать размножению вируса. Кроме этого, у растений есть иммунопротеины, которые распознают определенные структуры и вещества непосредственно в составе возбудителей и борются с ними, когда вирус уже успешно размножился в организме растения. Иммунная система растений строится в основном на иммунопротеинах. Ими мы сейчас и займемся, так как не раз еще столкнемся с этими белками, когда будем изучать защитные механизмы человека.

Растения как мастера использования иммунопротеинов

До сих пор я исходил из предположения, что все читатели имеют базовое понятие о протеинах. Точно так же недавно СМИ были заполнены информацией о SARS-CoV-2 — вирусном возбудителе заболевания дыхательных путей COVID-19, и никому не надо было объяс­нять, что это такое, поэтому я позволил себе и в этой книге упомянуть об этой болезни как о чем-то само собой разумеющемся. Но, поскольку в последующем разделе мы будем вплотную заниматься иммунопротеинами, которым принадлежит главная роль и в главах об иммунной системе животных и человека, я все же хотел бы дать некоторые пояснения на этот счет.

Протеины — это белки. Они служат строительным материалом для нашего тела, а также для организмов других форм жизни. Протеины, которые требуются нам каждый день, производятся в процессе белкового биосинтеза. Этот процесс протекает, как мы помним, на протеиновых фабриках клеток, которые называ­ются рибосомами. Чертежи для строительства протеи­нов находятся в нашей ДНК. Там они копируются на мРНК и транспортируются к рибосомам. Вирусы тоже состоят из белков, но им не требуется собственное производство. Для этих целей они используют клетки организма-хозяина, в которые внедряют свои собственные «чертежи». Эта процедура нам тоже уже знакома.