Вирусы: Скорее друзья, чем враги

Вирус табачной мозаики был первым открытым вирусом, так как он очень широко распространен и чрезвычайно стабилен. Он может существовать 50 лет в сухом состоянии, а затем снова активироваться и обладать инфицирующими свойствами. В Беркли Хайнц Френкель-Конрат мог «разоружить» вирус и восстановить его инфицирующую способность – невероятный эксперимент! Все настолько оптимизировано, что он может автоматически реорганизовать свои фрагменты путем самоорганизации! Это важная черта мира вирусов. ВТМ выявили в табаке (отсюда такое название), но он может инфицировать около 35 видов растений, и эти вирусы имеют обобщенное название «тобамовирусы». Эти вирусы воздействуют главным образом на культивированные растения, которым могут причинить серьезный вред. Какое-то время считали, что эти вирусы поражают только культивированные растения, но не дикорастущие. До чего же абсурдная мысль. Вирусы находятся везде.

Вирусы растений «продвинулись» чуть дальше по пути эволюции, чем вироиды. Они более не являются некодирующими и безоболочечными, а продуцируют собственную оболочку на основе собственных генов. Вот что я называю прогрессом! Мы не представляем себе происхождение генетического кода. Может быть, его создали вирусы, перепробовав все что можно, и вот однажды «это просто случилось». Оболочка защищает вирус и повышает его подвижность. В то время как некодирующие нкРНК генетически «неграмотны», тобамовирус использует триплетный код для белков. Исследования растительных ВТМ-вирусов помогли ученым разобраться в триплетах, генетическом коде и соответствующих аминокислотах. ВТМ кодирует четыре архетипических белка, минимальный набор вирусов: один – для репликации, это РНК-зависимая РНК-полимераза – «матерь» всех репликационных ферментов. Еще один белок представляет собой оболочку, третий способствует перемещению вируса из одной клетки в другую, то есть является белком движения. Четвертый белок небольшой и «поддерживает» полимеразу. Следует помнить, что все это невероятно мощные вироиды могут выполнить без информации для белков – все функции спрятаны в некодирующих нкРНК.

Концы тРНК образуют структуры типа «лист клевера» для защиты одноцепочечной РНК вируса табака ВТМ от нуклеаз. Для получения дополнительной информации вирус табачной мозаики использует трюк, известный многим вирусам. Их девиз: за счет ошибки из одного белка делаем два! Полимераза осуществляет «незаконное» удлинение небольшого белка, содержащего 136 аминокислот, до белка, содержащего 186 аминокислот. Трюк заключается в том, что вирусы «не обращают внимания» на стоп-сигнал. Игнорируется один нуклеотид, что приводит к смещению кода триплета, к так называемому сдвигу рамки считывания генетической информации. В этом случае возникает два белка с одинаковым началом, но с разными концами. Вирусы являются чемпионами мира по поиску таких минималистичных решений, а конкретно это еще и чрезвычайно полезно, и ВИЧ использует такой же принцип для удлинения структуры белка Gag, а сдвиг рамки считывания ведет к образованию белка Gag-Pol с «прочитанным» терминатором. Игнорирование стоп-кодона происходит в 1% случаев и приводит не только к изменению длины белка, но и к автоматическому сокращению количества более крупных белков в сто раз. Как элегантно!

Еще одним специфическим свойством тобамовирусов является их генетическая стабильность. Эти вирусы содержат одноцепочечные РНК и должны быть чрезвычайно вариабельными. Но это не так, и их низкая вариабельность резко контрастирует с высокой вариабельностью РНК-содержащих вирусов, в частности вирусов гриппа и ВИЧ. Возможно, это объясняется тем, что вирусы растений не являются автономными и в большей степени зависят от растения как своего хозяина. Они адаптируются к клетке вместо того, чтобы модифицировать и покинуть ее, как это делает ВИЧ. Вирусы растений относятся к персистирующим вирусам, которые сохраняются в растениях, не образуя и не высвобождая вирусные частицы. Они очень резистентны и выдерживают температуры выше 90 °С, выживают в соке растений или на сухих поверхностях, например на земле, в воде и даже в облаках! Они также переносят ультрафиолетовое излучение, которое обычно инактивирует нуклеиновые кислоты, – но все это не относится к вирусу табачной мозаики.