Сложная жизнь мертвой материи

Два фиолетовых атома марганца вирусного фермента, атакуемые противовирусным препаратом. Иллюстрация Physorg

Биологический мир находится в состоянии войны всех после всех, «зачинателями» которой являются вирусы – жестокие «мужланы» – так впервые увиденные под микроскопом микробы называл Луи Пастер, один из создателей микробиологии. Сам Пастер еще не различал возбудителей чумы и бешенства.

Более века единственным вирусом, который в виде темных точек видели в обычный микроскоп, был возбудитель оспы. Именно коровьим вариантом вируса оспы в течение двух веков с благими целями заражали людей. Метод, предложенный англичанином Эдвардом Дженнером (1749–1823), получил название вакцинации (от лат. vacca – «корова»).

В 20-х годах прошлого века были открыты бактериофаги, или «пожиратели бактерий», инфицирующие бактерии и кокки путем введения в них своей ДНК. Опыты с бактериофагами подтолкнули биологическую мысль в нужном направлении, что в конечном счете привело к открытию Френсисом Криком и Джеймсом Уотсоном двойной спирали молекулы наследственности – ДНК.

Уже в ХХI веке были открыты гигантские вирусы, заражающие гигантских – по сравнению с клетками – амеб. Кстати, ядра амеб могут содержать тысячи хромосом. И вот уже в этом году журнал Nature сообщил об открытии совместно с их бразильскими коллегами нового представителя так называемых мимивиридов (Mimiviridae), к которому добавился также чилийский мегавирус Megavir chilensis. Поражает размер «хвостатого» вируса: общая длина с головкой превышает один микрон, что сравнимо с длиной кишечной палочки (E. coli), главной «рабочей лошадки» биотехнологии. Новый гигант, паразитирующий на амебах, получил название «тупанвирус» (tupanvirus). Он был найден в щелочном озере Бразилии, а также в отложениях на глубине 3 км у ее Атлантического побережья. Бразильцы поэтому предложили назвать его в честь индейского бога грома и молнии Тупака, или Тупана.

Поражает гигантский геном вируса – около миллиона оснований нуклеотидов (клеточный геном E. coli, с ее сложным обменом, всего лишь в три раза больше). В геноме ученые насчитали примерно 1500 генов, кодирующих белки. Это позволило выявить его родство с другими представителями мимивирид, но в то же время подчеркнуть самый большой синтезирующий аппарат во всей виросфере. Достаточно сказать, что тупанвирус имеет 70 транспортных РНК, которые необходимы для переноса аминокислот к рибосомам, на которых синтезируются белки, а также 11 белковых факторов для всех ступеней протеинового синтеза. Обнаружены даже два интрона, или внутригенных регуляторных участка, контролирующих точность генных команд и скорость их воплощения.

В геноме тупанвируса, однако, не удалось обнаружить гены рибосом, то есть внутриклеточных структур для белкового синтеза. Их отсутствие не позволяет вирусам наладить собственный обмен протеинов, в результате они не могут считаться живыми. Этот факт тем не менее не мешает тупанвирусам инфицировать амебы. Токсичность вируса приводит к разрушению клеточных ядер, из которых он «черпает» нуклеотиды для синтеза своей ДНК.

Другое не менее важное открытие сделали сотрудники Калифорнийского университета в городе Санта-Крус. Речь идет об RSV, или вирусе, поражающем клетки слизистой воздухоносных путей, что весьма опасно для детей и пожилых людей. Более полувека иммунологи пытались создать вакцину против него, но безуспешно. 3D-картина комплекса RSV-протеина и клеточного нейтрализующего антитела поможет в поиске путей к созданию эффективных средств борьбы с вирусными инфекциями.

Но зачастую нам помогает правильное здоровое питание. Первый нобелевский лауреат из России Илья Мечников призывал всех есть простоквашу, получаемую с помощью болгарской палочки. Сегодня мы знаем, что это скорее всего лактобациллы, колонизующие наш кишечник (от lactum – «молоко»). В журнале американской Академии наук PNAS дано описание структуры протеинов лактобацилл. Известно, что в желудке среда кислая, затем она сменяется щелочной, чтобы в тонком кишечнике сделаться опять кислой. Поэтому понятна «кислотная» зависимость этих благоприятных для нашего здоровья микробов. Вполне возможно, считают ученые Университета Восточной Англии, что выявленные ими протеины помогут бороться с патогенной микрофлорой, мешающей доступу антибиотиков.

Кстати, специалисты Университета Эмори в Атланте показали, что из-за  более эффективной борьбы с той же кишечной палочкой, устойчивой к антибиотикам, от резистентных микробов в год погибает до 300 млн человек по всему миру... Лучше использовать меньшие дозы этих лекарств.