Гигантские вирусы, получившие свое название из-за колоссальных размеров генома, долгое время интриговали биологов своей сложностью. В отличие от обычных вирусов, мимивирус обладает геномом, который превосходит геномы многих бактерий, и его можно увидеть в обычный световой микроскоп.
Гигантский вирус проникает в клетку и захватывает аппарат для производства белков
Ученые Гарвардской медицинской школы раскрыли механизм, позволяющий гигантскому вирусу Acanthamoeba polyphaga mimivirus полностью подчинять себе ресурсы клетки. Исследователи идентифицировали комплекс из трех вирусных белков, который физически «отключают» клеточные механизмы и переводят весь клеточный синтез на нужды патогена.
Acanthamoeba polyphaga mimivirus (художественное изображение) — гигант среди вирусов, как по физическим размерам, так и по размеру генома. Nanoclustering/Science Photo Library
Размер имеет значение. Понятие «гигантский» в данном контексте относится не только к физическим габаритам (хотя мимивирусы крупнее некоторых бактерий), но и к информационной емкости. Стандартный вирус обычно несет лишь несколько генов, необходимых для сборки оболочки и копирования ДНК. Мимивирус обладает «избыточным» арсеналом, который включает гены, ответственные за метаболизм и исправление ошибок в коде. Это стирает границу между вирусами как зависимыми паразитами и живыми клетками, заставляя ученых пересматривать само определение жизни и механизмы горизонтального переноса генов в природе.
Основной мишенью этого гиганта становятся простейшие организмы, такие как амебы, которые встречаются повсеместно в окружающей среде. Исследование показало, что секрет успеха мимивируса кроется в способности создавать уникальный белковый комплекс, мимикрирующий под системы хозяина. Работа опубликована в журнале Cell.
Схема атаки вируса.
Этот комплекс взаимодействует с рибосомами — клеточными органеллами, ответственными за сборку белков. Захватывая контроль над рибосомой, вирус блокирует считывание генетической информации самой клетки и заставляет весь конвейер белков работать исключительно на производство вирусных копий. Эксперименты с генетически модифицированными штаммами подтвердили, что отсутствие хотя бы одного из трех ключевых белков замедляет размножение вируса в тысячи и даже сотни тысяч раз.
Генетический вор
Способность мимивируса столь эффективно манипулировать сложными клеточными процессами объясняется его необычной эволюционной стратегией. Ученые полагают, что на протяжении миллионов лет эти гиганты выступали в роли «генетических воров», заимствуя полезные участки ДНК у своих хозяев и адаптируя их под собственные нужды.
Вирусный комплекс инициации производства белков.
Это позволяет им сохранять активность даже в экстремальных условиях: когда клетка-хозяин находится в состоянии стресса и пытается остановить производство белков для самосохранения, вирусный комплекс продолжает бесперебойную работу.
Оценивая значимость открытия, соавтор работы Максимилиан Фельс, вирусолог из Гарвардской медицинской школы, подчеркнул: «Оказалось, что эти компоненты абсолютно необходимы для успешного заражения». Наличие такого мощного инструментария делает мимивирусы гораздо более автономными по сравнению с их малыми сородичами.
Обширный багаж заимствованных генов помогает им процветать в самых разных средах обитания, превращая простую вирусную частицу в сложную систему, балансирующую на грани между неживой природой и полноценным клеточным организмом.