Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Прежде чем перейти к разбору некоторых хитростей инфицирования вирусом герпеса, мы рассмотрим недавние работы Фрэнсиса Блэка, служащие убедительной иллюстрацией преимуществ такого способа существования вируса для сохранения вирусных линий в человеческих популяциях. Статья Блэка в журнале «Science» (1975) касалась изучения первобытных культур на периферии бассейна Амазонки. Блэк рассудил, что эти изолированные друг от друга постоянные поселения, численность населения которых колебалась от 100 до 300 человек, практически полностью повторяли условия проживания древних первобытных сообществ охотников и собирателей. Блэк собрал демографические данные и серологические пробы в нескольких таких популяциях в поисках антител, реагирующих на распространенные человеческие вирусы. Для некоторых из наиболее распространенных современных заболеваний нашего общества – кори, свинки, краснухи, парагриппа и полиомиелита – он не обнаружил сывороточной реактивности у представителей либо большинства, либо всех племен. Если обнаруживались признаки какого-то заболевания, то его находили среди людей определенного возраста или старше, но оно полностью отсутствовало у более молодых представителей племени. Это было доказательством эпидемий вирусных заболеваний, поразивших данное племя в определенный период времени. Эпидемия быстро угасала после выздоровления или смерти заболевших, не оставляя людей, восприимчивых к вирусу. Дети, родившиеся после окончания эпидемии, были свободны от этой болезни. Противоположная ситуация наблюдается в случаях заболевания герпесом или гепатитом B. Постоянно высокий уровень антител, независимо от возраста, был обнаружен во всех племенах. Эти заболевания проявлялись едва заметной симптоматикой и не представляли угрозы для выживания племен. Каждый из этих вирусов – вирус простого герпеса, опоясывающего лишая, заболевания, вызванного вирусом Эпштейна – Барр (все эти вирусы являются вирусами герпеса), и вирус гепатита B – вызывают постоянную инфекцию хозяина после первичного инфицирования и, таким образом, хорошо адаптированы к эндемическому выживанию в малых по численности популяциях. В то время как эти вирусы быстро распространялись по племенам в стародавние времена и сохранялись в поколениях, несмотря на малую численность хозяев, вирусы, придерживавшиеся стратегии «бей и беги», вызывали спорадические эпидемии и исчезали. Повторные эпидемии были возможны только после того, как проходило достаточно времени, чтобы количество восприимчивых индивидов достигло уровня, при котором возможна эпидемическая передача вируса между восприимчивыми хозяевами. Такие болезни представляли небольшую угрозу выживанию древних людей, но явились порождением обществ нового времени.

Латентное заболевание: до тех пор, пока смерть не разлучит нас

Я приступил к исследованиям вирусов эукариотических клеток на последнем курсе обучения в Кембриджском университете в конце семидесятых годов. Я живо вспоминаю, как захватил меня сплайсинг м-РНК транскриптов одного из генов аденовируса, ДНК-содержащего вируса, реплицирующегося в ядрах эукариотических клеток. Недавнее открытие расщепления генов в лабораториях «Колд-Спринг-Харбор» Филиппом Шарпом и Ричардом Робертсом принесло первооткрывателям Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1993 года. Сплайсинг РНК включает в себя процессинг первичного транскрипта гена в ядре перед его выходом в цитоплазму. В процессе сплайсинга вырезаются целые сегменты некодирующих последовательностей, называемых интронами, которые включаются в первичный транскрипт. Получающаяся зрелая РНК содержит непрерывные, кодирующие белки – экзоны. Подвергнутый сплайсингу транскрипт транспортируется в цитоплазму, где он распознается и транслируется на рибосоме. Стало ясно, что этот процесс лежит в основе любой экспрессии клеточных генов. Точно так же, как бактериофаги снабдили нас знаниями о генетике и молекулярной биологии царства бактерий, эти вирусы должны были научить нас особенностям эукариотических клеток. Итак, мое первое очарование вирусами, касалось, собственно говоря, не самих вирусов как таковых и болезней, которые они вызывали, но предвосхищения того, чему они научат нас относительно процессов в наших собственных клетках, которыми они так умело пользуются. Ядерные ДНК-содержащие вирусы, подобно своим цитоплазматическим РНК-содержащим сородичам, должны использовать те же цитоплазматические механизмы трансляции белка, но должны «уметь» манипулировать клеточными механизмами транскрипции генов в ядре. Эти матричные РНК транскрибируются с вирусной геномной ДНК с помощью человеческой РНК-полимеразы II. Эта ДНК должна кодировать необходимые сигналы и последовательности кодонов для направления синтеза из аминокислот собственных белков вируса на клеточных рибосомах, а кроме того, содержать информацию, необходимую для согласованной экспрессии генов клеточными транскрипционными механизмами.