Тайны вирусов

...тысячи лет идет эта тихая невидимая война человека и вирусов...

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Маршрут вируса

Вирус "играет в прятки"

Электронный микроскоп позволил нам увидеть то, что происходит в первые полчаса после заражения клетки вирусом. Картина, как мы помним, радостной родственной встречи. Но дальше нас ждут разочарование и удивление. Проникнув в клетку, вирус вскоре исчезает, словно растворяется в ней.
Куда же он пропадает? Раздосадованные вирусологи в сердцах назвали эту фазу внутриклеточного развития вируса эклипсом, что в переводе означает "затмение".
В таких сложных ситуациях следователи обычно начинают построение логических умозаключений. Избрав для себя рабочую гипотезу, они стараются подтвердить ее или опровергнуть. Французский физиолог Клод Бернар в своей книге "Введение к изучению опытной медицины" писал: "Когда встреченный факт противоречит признанной теории, то нужно признать факт и отвергнуть теорию, даже если она, поддерживаемая великими именами, принята всеми".
Рабочая гипотеза должна объяснять все факты, которые имеются в распоряжении ученого. Более того, настоящая гипотеза позволяет предсказать результаты еще не поставленных опытов. Только обрастая многократно проверенными фактами, она постепенно превращается в теорию.
Давайте и мы порассуждаем вслед за озадаченными вирусологами, которые через час после заражения потеряли в клетке вирус. Предположим, что он растворился, точнее сказать, потерял свою белковую оболочку. Но само по себе ничего не случается. Чтобы вирус мог в клетке "раздеться", ему необходим специальный фермент, нечто вроде желудочного сока. Однако клетка не содержит такого фермента, который в свободном состоянии мог бы переварить ее собственные белки. Значит, он образуется в присутствии вируса. А чтобы образовался новый белок, необходима специальная генетическая программа. Но она не может быть реализована до тех пор, пока вирусная нуклеиновая кислота покрыта прочным белковым чехлом.
Таким образом, получается замкнутый круг: чтобы "раздеться", вирус должен развернуть свою нуклеиновую кислоту, а для того чтобы ее развернуть, он должен "раздеться".
Может быть, фермент уже был включен в наружную оболочку вируса? Это невозможно. В противном случае он растворил бы вирусные белки задолго до внедрения в клетку.
Вспомним предательское поведение рецепторов. А что, если в отношениях вируса и клетки это не единственная "измена"? Что, если необходимый фермент производится самой клеткой? Допустим, что пищеварительные вакуоли - лизосомы приняли вирус за безобидный белковый комочек, которым можно пополнить питательный фонд клетки. Клюнув на приманку, они помогают вирусу "раздеться" и стать невидимкой.
Теперь самым целесообразным процессом для паразита является многократное копирование сердцевины. Тиражированием своей наследственной информации вирус убивает сразу двух зайцев. Во-первых, создает многочисленные матрицы для синтеза своих белков, во-вторых, готовит внутренние стержни для своего потомства.
Однако, изложив эту гипотезу, мы сразу же встречаемся с рядом трудностей. Прежде всего, для того чтобы образовались многочисленные копии вирусной РНК, необходимо наличие фермента РНК - полимеразы (он же репликаза или синтетаза). Этот фермент образуется только под действием вируса, его нет в незараженных клетках. Кроме того, если бы вирусная РНК размножалась обычным способом, то она просто-напросто затерялась бы среди многочисленных клеточных информационных РНК. Но для того чтобы тебя слышали, совсем не обязательно кричать во все горло, достаточно заставить замолчать других. Кого же заставляет "молчать" вирус?
Конечно же, прежде всего ядро клетки. Ведь именно в нем сосредоточены частички с наследственной памятью - хромосомы. Здесь находится своеобразная рубка управления механизмом клетки. Не случайно вирус старается овладеть ею. Как же это происходит? Как крохотный комочек живого заставляет замолчать могучий аппарат управления клеткой, часто даже не проникая внутрь ядра?
На этот вопрос ответили советский ученый Игорь Григорьевич Баландин и американский вирусолог М. Франклин. Они доказали, что под действием вируса в клетке образуется специальный белок - ингибитор. Его задача - парализовать жизнедеятельность клетки. По-видимому, он соединяется с ДНК и не позволяет ей давать информацию в рабочие органы клетки. То есть ингибитор в данном случае как бы выполняет роль кляпа, которым пираты затыкают рот капитану в рубке. С командой, потерявшей командира, справиться значительно легче.
Теперь, когда из ядра перестали поступать команды, в цитоплазме продолжают работать старые информационные РНК, которые объединяют для работы отдельные рибосомы в полисомы. Такие молекулы могут в течение довольно продолжительного времени оставаться руководством к действию.
Опыты показали, что в зараженных вирусами клетках происходит распад полисом, словно какая-то неведомая сила разрывает информационные РНК и рибосомы. Ну, конечно, это не таинственная сила, а опять-таки фермент, который прерывает образование клеточного белка на полисомах.
Однако в нашей гипотезе вновь возникает неустранимое противоречие. Для того чтобы вирус смог размножаться в клетке, ему необходимо создать по крайней мере три-четыре так называемых ранних белка: один-два фермента для снятия копий со своей РНК, затем специальный ингибитор клеточных ДНК и, наконец, белок, прерывающий образование макромолекул на полисомах. Но каким образом вирус может образовать эти ранние белки, если он еще не имеет даже копий собственной РНК?
Было подсчитано, что текст, записанный в РНК мелких вирусов, настолько короток, что его едва хватает для записи порядка аминокислот в собственной оболочке.
Где уж тут вместить информацию еще о трех-четырех белках?
Из создавшейся ситуации есть только один выход.
Надо допустить, что клетка сама производит ранние белки!
Это очень напоминает поведение мужика из известной сказки М. Е. Салтыкова-Щедрина, который не только прокормил на острове двух генералов, но и сплел веревочку, чтобы они могли его на ночь привязывать.
Проверим наши подозрения, поставим специальный опыт.
Главным действующим лицом в нем будет антибиотик актиномицин D. Он обладает свойством прекращать образование информационных РНК на ДНК-матрице. Стало быть, он избирательно блокирует работу только самой клетки, но не может повлиять на вирусы, содержащие в качестве матрицы РНК.
Проведенные эксперименты показали, что если мы будем добавлять актиномицин D в первые 2-2,5 часа от начала инфекции, то размножения вирусных частиц в клетках не происходит. Следовательно, это подтверждает мысль о том, что информация об образовании ранних "вирусных" белков хранится в ядре самой клетки.
Но чем объяснить такое странное поведение клетки? Давайте вспомним, как ведет себя какая-нибудь козявка, которую внезапно испугали. Удивительно, что она, имея и крылья, и сильные ноги, не пытается спастись бегством, но, наоборот, ведет себя подобно безжизненному телу. Эта реакция "замирания от страха" отработана в эволюции и оказалась весьма полезной, поскольку большинство живых существ имеют, кроме того, защитную окраску или подражают каким-либо неодушевленным предметам.
Но разве клетка, в которую попал вирус, тоже замирает от неожиданности? Не совсем так. И все же появление вируса в клетке может явиться регуляторным моментом, в результате которого срабатывает определенный сигнал. Так, сирена предупреждает о том, что в охраняемое помещение попал кто-то чужой.
Но ответ на нее несколько странный: охрана... сама себя связывает.
Теоретически ясно одно: вирусная РНК стремится устранить всех конкурентов и подчинить все подсистемы клетки своему влиянию. А практически?