Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Дополнительные части генома, привлекающие наибольшее внимание ученых, – это гены, приобретенные и модифицированные для смягчения иммунной реакции организма-хозяина и затруднения распознавания и удаления вирусных частиц иммунокомпетентными клетками. Цитомегаловирус снабжен целым арсеналом таких генов, которые также могут обнаруживаться в геномах и других герпетических вирусов, как и прочих крупных ДНК-содержащих вирусов. Эти гены, происходящие из хромосом клеток-хозяев в результате генного захвата различными генетическими линиями вирусов, говорят об общем пути эволюционного развития вирусов герпеса. Как часть присвоенных вирусных геномов, они затем развиваются, обеспечивая адаптивность и успешность репликации вирусных частиц, так как приспосабливаются к нуждам каждого конкретного вируса. В арсенале белков, помогающих цитомегаловирусам избегать воздействия со стороны иммунной системы хозяина, присутствуют белки, подавляющие способность вирусных частиц экспрессировать антигены на их поверхности. Происходит также рекрутирование цитокинов хозяина, которые в норме подавляют иммунную активность в ответ на вирусную инфекцию. Таковым, например, является интерлейкин-10, примечательный, в частности, тем, что его ген был присвоен несколькими вирусами герпеса (и по крайней мере одним поксвирусом) в ходе отдельных, независимых друг от друга эволюционных событий. Эволюция вирусных аналогов протекает независимо в их геномах так, что они сохраняют различные наборы функций, осуществляемых нормальными продуктами человеческих генов (Spencer et al., 2002).

Белки главного комплекса гистосовместимости класса I, экспрессируемые на поверхности клеток организма-хозяина, отвечают за активацию цитотоксических T-клеток, оповещая их о том, что какая-то клетка продуцирует чужеродные антигены а следовательно, должна быть атакована и уничтожена. Подавление экспрессии белков главного комплекса гистосовместимости класса I и его сигнальной функции осуществляется по меньшей мере двумя генами цитомегаловируса. Их функцию можно скорее уподобить маскировке инфицированных клеток, нежели бомбардировщику-невидимке, который уничтожает сам радар. Такое подавление распознающей активности главного комплекса гистосовместимости постоянно обнаруживают как функцию многих вирусов, и это подавление является одним из основных признаков, присущих инфицированным клеткам. В самом деле, иммунная система хозяина распознает комплексы гистосовместимости как таковые, а клетки, лишенные белков главного комплекса гистосовместимости, распознаются и становятся мишенями для клеток – естественных киллеров. Цитомегаловирус, однако, является подлинным виртуозом этого жанра – иммунного обмана. Мало того, цитомегаловирус сделал еще один шаг вперед в этом искусстве; он не только подавляет экспрессию главного комплекса гистосовместимости (эту стратегию хозяин способен обнаружить), он также заставляет клетку экспрессировать на своей поверхности нефункциональный гомолог комплекса гистосовместимости. Эта тактика позволяет обмануть естественные киллеры; они принимают этот комплекс за настоящий, и инфицированная клетка остается нетронутой.

Тенденция усваивать гены клеток-хозяев и кроить их в соответствии со своими нуждами наблюдается у всех представителей семейства вирусов герпеса и крупных ДНК-содержащих вирусов, но цитомегаловирус является в этом отношении эталоном. Его геном содержит пятнадцать семейств генов, каждое из которых возникло благодаря дупликации генов и представлено 2–14 копиями. Это создало возможность диверсификации функций генов в параллельно возникших копиях исходного гена. Эти дупликации чаще всего вовлекают гены, захваченные в хромосомах хозяина, а подавляющее большинство их кодируют белки, позволяющие избегать воздействия иммунной системы хозяина. Эти функции обеспечивают успешную острую инфекцию, а затем поддерживают устойчивое существование вируса в клетках, несмотря на иммунологическую защиту хозяина. Представляется, что, несмотря на гораздо меньшую частоту мутаций, чем у РНК-содержащих вирусов, эти крупные ДНК-содержащие вирусы выказывают незаурядную эволюционную живость и склонность к инновациям.