Гигантский вирус кодирует часть клеточного набора белков, что позволяет ему лучше контролировать своего хозяина — амебу, и это поднимает вопросы о его эволюции и о том, как подобные существа связаны с живыми организмами.
Иллюстрация мимивируса, разновидности гигантского вируса, поражающего амебы. Научная фотобиблиотека / Alamy
Вирусы используют механизмы своих клеток-хозяев для производства белков, но некоторые гигантские вирусы кодируют ключевой элемент этого набора инструментов в своем геноме, что позволяет им направлять клетку-хозяина на производство большего количества собственных белков. Это открытие усиливает ощущение того, что гигантские вирусы размывают границу между живыми и неживыми организмами.
С 2003 года, когда загадочный микроб, обнаруженный в Брэдфорде, Великобритания, был впервые идентифицирован как «мимивирус», поражающий амебы, гигантские вирусы привлекают все большее внимание биологов. Некоторые из них крупнее обычных бактерий, имеют сложную форму и содержат сотни генов.
Реклама
Некоторые из этих генов кодируют компоненты механизма трансляции — этапа, превращающего генетическую информацию в белки. В клетках трансляция осуществляется структурами, называемыми рибосомами, и инициируется молекулярными комплексами, называемыми инициационными комплексами.
Чтобы определить, обладают ли гигантские вирусы аналогичной системой, Макс Фелс из Гарвардской медицинской школы и его коллеги изучили, что происходит внутри инфицированных амеб и как мимивирус манипулирует механизмами хозяина после начала инфекции.
Команда выделила рибосомы из инфицированных клеток и идентифицировала связанные с ними вирусные белки. «Это был первый намек на то, что они могут быть теми факторами, которые мы искали», — говорит Фелс.
Затем они отключили гены, кодирующие вирусный комплекс, заменив их измененными последовательностями ДНК, так что вирус больше не мог производить соответствующие белки. Это привело к снижению вирусной продукции до 100 000 раз, а образование новых инфекционных частиц было резко затруднено.
В совокупности полученные результаты свидетельствуют о том, что вирусный комплекс вмешивается, перенаправляя механизм синтеза белка в клетке-хозяине во время инфекции, обеспечивая производство большого количества вирусных структурных белков. Эксперименты показывают, что они могут делать это даже в суровых условиях, таких как дефицит питательных веществ и окислительный стресс, которые обычно снижают синтез белка в клетках хозяина.
Это открытие поднимает более глубокий эволюционный вопрос: как эти вирусы приобрели такую способность? Некоторые исследователи считают, что гигантские вирусы произошли от исчезнувших клеточных форм жизни, но другие полагают, что они возникли как обычные вирусы, которые украли гены у своих хозяев.
«Гигантские вирусы в процессе своей эволюции приобрели у своих эукариотических хозяев широкий спектр клеточных механизмов», — говорит Фрэнк Эйлвард из Виргинского политехнического университета, не принимавший участия в исследовании. Обмен генами может происходить во время инфекции, и в течение длительных эволюционных периодов естественный отбор может сохранять гены, дающие преимущество.
Совершенно новый мир крошечных существ бросает вызов фундаментальным представлениям о жизни.
Удивительное открытие существ, меньших по размеру, чем вирусы, поднимает глубокие вопросы о том, что такое жизнь и как она зародилась.
Многие из самых крупных вирусов захватывают одноклеточные организмы, такие как амебы, и их внутреннюю среду, которая может быть более изменчивой, чем относительно стабильные ткани многоклеточных организмов. Поэтому сохранение гибкого контроля над синтезом белка может обеспечить селективное преимущество, говорит Эйлвард.
В результате работы остаются нерешенными ключевые вопросы. Геном мимивируса кодирует около 1000 белков, однако функции большинства из них до сих пор неизвестны. Например, пока неясно, как именно эти вирусы регулируют производство белков в течение одного цикла инфекции.
«Вирусы долгое время считались довольно пассивными участниками эволюции живых организмов», — говорит Хироюки Огата из Киотского университета в Японии. «Это исследование показывает, что гигантские вирусы могут изменять молекулярные системы, которые в противном случае стабильно сохраняются во всех доменах жизни».
DOI Cell : 10.1016/j.cell.2026.01.008
Источник: www.newscientist.com
