Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

В 1981 году не было ни одной научной публикации о ВИЧ-1, потому что вирус не был выделен и идентифицирован. К 2014 году в год появлялось около 15 тысяч публикаций, посвященных этой теме. Сегодня мы имеем 300 тысяч опубликованных работ, пополнивших наши знания о ВИЧ-1. Несмотря на крошечные размеры, вирус с геномом, состоящим из одноцепочечной РНК длиной всего в 7,5 тысячи оснований, кодирующей меньше двадцати белков, стал самой изучаемой биологической сущностью нашего времени.

Анатомия ВИЧ-1

Итак, почему этот новооткрытый лентивирус вызывает у своих жертв неизлечимое и коварное заболевание? Прежде чем ответить на этот вопрос, нам придется рассмотреть молекулярную биологию ретровирусов (семейство Retroviridae), способ существования которых уникален среди вирусов, поражающих эукариотические клетки (Coffin, Hughes, Varmus, 1997). Несмотря на то что их геном состоит из РНК, они реплицируются с помощью ДНК интермедиата, который включается в хромосому инфицированной клетки. Этот процесс обратной транскрипции и включения генома осуществляется при посредстве РНК-зависимой ДНК-полимеразы (называемой обратной транскриптазой) и интегразы, которые являются компонентами вирусного нуклеокапсида. Обратная транскрипция, приводящая к синтезу двухцепочечной ДНК-копии вирусной генетической информации, происходит в цитоплазме клетки. Затем эта ДНК транспортируется в ядро, где интеграза включает ее в ДНК клетки. Получившийся в результате провирус служит базовым лагерем для образования вирусов в инфицированной клетке. Провирус транскрибируется РНК-полимеразой-II клетки-хозяина, в результате чего образуется матричная РНК для синтеза белка и образования генома нового вируса, готового к упаковке в инфицирующие вирионы. В большинстве клеток человеческого организма ВИЧ-1 ведет себя как цитолитический вирус. Те клетки, которым посчастливилось уцелеть после инфицирования ВИЧ-1, хранят в своем геноме копию вируса, которая передается дочерним клеткам. Ретровирусные провирусы обладают некоторыми признаками, характерными для профагов бактериофагов, но по другим признакам сильно от них отличаются. И провирусы, и профаги наследуются дочерними клетками и могут после индукции стать источниками инфекции, но провирус ретровируса является облигатным интермедиатом при литической репликации вируса. Напротив, фагам нет необходимости образовывать профаг для того, чтобы реплицироваться литически. Это отделяет ретровирусы от всех остальных вирусов эукариотических клеток. Это свойство имеет значимые последствия для эволюции геномов позвоночных животных, о чем мы более подробно поговорим в главе 14.