Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Еще одним свидетельством в пользу того, что склонность к ошибкам при репликации геномов является эволюционным преимуществом РНК-содержащих генов, стало обнаружение нового мутанта вируса полиомиелита группой ученых Стэнфордского университета, которые опубликовали свою работу в 2003 году. Пфейффер и Киркегор выделили 3D-G645, мутантный вирус, кодирующий РНК-полимеразу с повышенной надежностью. Этот фермент делает меньше ошибок при синтезе РНК (Pfeiffer, Kirkegaard, 2003). Тот факт, что эта единичная точечная замена остатка глицина в полимеразе серином не произошла в ходе эволюции полиовируса, указывает на то, что в природной популяции вируса полиомиелита это простое изменение может лишить геном каких-то важных преимуществ. Представляется, что в обычных условиях РНК-полимераза вируса полиомиелита с низкой надежностью представляет какие-то преимущества перед лицом естественного отбора. Можно предположить, что создание геномного разнообразия, проявляющегося в форме квазивидов, обеспечивает преимущества вирусной популяции в условиях давления естественного отбора.

Группа ученых из Стэнфорда и еще одна группа из Калифорнийского университета в Сан-Франциско исследовали этот вопрос более подробно. Они смогли убедительно показать, как репликативная ненадежность и обусловленная ею множественность квазивидов благотворны для РНК-содержащих вирусов, особенно в таких сложных экологических условиях, как инфицированный животный организм (Pfeiffer, Kirkegaard, 2005; Vignuzzi et al., 2006). Обе группы исследовали патогенез вирусного поражения у инфицированных вирусом полиомиелита животных. В обоих случаях использовали генетически модифицированные породы мышей, восприимчивых к полиомиелитной инфекции. Ученые сравнили патогенез заболевания при заражении мутантным вирусом с надежной РНК-полимеразой, содержащей точечную мутацию G64S, и при заражении вирусом, содержащим РНК-полимеразу дикого типа. Мутантный вирус, который, как ожидалось, существует в виде квазивида пониженной сложности, проявил меньшую патогенность, и если вирусы дикого типа вызывали заболевание, которое практически во всех случаях поражало головной мозг, то мутантный вирус делал это с намного меньшей эффективностью. Ученые заключили, что сложная вирусная популяция, обладающая множеством генетических вариантов, имеет более выраженную способность вызывать заболевание у мышей. Полученные данные указывают на пользу квазивидов как таковых и на взаимодополняющую кооперацию между вариантами в пределах квазивида, которые максимально стимулируют патогенность вирусов для мышей. Сотрудники доктора Рауля Андино в Калифорнийском университете Сан-Франциско (Vignuzzi, 2006) показали, что при заражении природной болезнью полностью патогенным был только вирус, выделенный из головного мозга мышей. Этот вирус можно было ввести в периферические ткани здоровой мыши, что приводило к тяжелому инфекционному поражению и проникновению вируса в головной мозг. У мышей, инфицированных мутантным вирусом, поражением головного мозга страдало меньшее число животных, а вирус, который обнаруживали в мозге таких мышей, при введении в периферические ткани здоровых мышей в их мозге не обнаруживался. Мутантный вирус не мог создавать квазивиды, разнообразные настолько, чтобы проявлять полную патогенность после повторной инокуляции.