Самый удивительный результат действия полезных вирусов – образование плаценты у человека, и в этом процессе задействован ретровирус. Из-за этого вируса нам не нужно откладывать яйца, как многим другим животным, и эмбрион может развиваться внутри организма матери. Ретровирусы способны индуцировать иммунодефицит, свойство, приведшее к крупнейшей катастрофе в истории человечества – эпидемии СПИДа, вызванного ВИЧ. Способность вируса, близкого к ВИЧ, оказывать супрессивное действие на иммунную систему дала возможность эмбриону развиваться в утробе матери и не быть отторгнутым ее иммунной системой. Белок Env оболочки дефектного эндогенного ретровируса человека (HERV-W) стал частью плаценты матери, а конкретнее, он образовал синцитий, состоящий из многоядерных трофобластов, индуцирующих локальный иммунодефицит, обеспечивающий рост эмбриона. Млекопитающим не нужна яичная скорлупа, как птицам, или сумка, как кенгуру, чтобы эмбрион развивался в организме матери в отдельной полости. Просто удивительно, насколько похожи поверхности белка Env HERV-W и ВИЧ. И в том и в другом вирусах можно выявить ровно 20 аминокислот как соответствующие последовательности, и сегодня их выявляют в трансмембранном белке gp41. Самое удивительное, что в основе используемого в настоящее время простого теста на ВИЧ лежит синцитий: многие клетки сливаются друг с другом, образуя гигантские многоядерные клетки, но они легко выявляются при помощи оптического микроскопа. Таким образом, свойство, которое сегодня делает ВИЧ смертельным вирусом, ранее в процессе эволюции обусловило формирование одного из самых значимых преимуществ человека – развитие плаценты. Вероятно, есть больше свойств, за которые отвечают вирусы, но мы об этом ничего не знаем. Я не знаю, оказался и синцитий в матке преимуществом для этого вируса-предшественника, но вполне возможно, что это стратегия, повышающая шансы вируса на выживание. HERV-W относится к эндогенному вирусу овец Jaagseikte sheep retrovirus (ретровирус овец Jaagseikte) (enJSRV), который до сих пор проявляет себя и как эндогенный, и как экзогенный. Именно из-за него умерла первая клонированная овца Долли. Этот вирус все еще находится в промежуточном состоянии между эндогенным и экзогенным, что довольно странно, поскольку считается, что он существует 5–7 млн лет. Тьерри Хайдман, работающий в Париже, выделил вторую молекулу синцитина, и аналогичные последовательности синцитина можно выявить и у многих других видов животных. Эти последовательности включают в себя вышеупомянутый RELIK – древний вирус кроликов и других млекопитающих, таких как кошки и собаки. «Эндогенизация» синцитиальных вирусов произошла 25–40 млн лет назад. Недавно даже у свиней и лошадей были описаны синцитиальные вирусы, связанные с плацентой, – 18 различных вирусов и большое количество видов. Они неродственны между собой, поэтому синцитий, возможно, «изобретался» много раз. Совсем недавно HERV-W и его оболочечный белок Env были обнаружены при целом ряде заболеваний у человека, включая амиотрофический боковой склероз (АБС), рассеянный склероз (РС) и диабет 2-го типа. Разрабатывается вакцина против белка Env. Более того, вирус РС уже получил название «ретровирус, ассоциируемый с рассеянным склерозом» (MSRV). Могут ли быть такие случаи единичными? Время покажет.
Вирус, полный генов осы, – это точно вирус?
Мой любимый вирус – поли-ДНК-вирус (PDV), вирус насекомых, поскольку, похоже, в нем нет ничего «правильного». Он никак не вписывается в известные схемы классификации вирусов. Во-первых, у него нет генома. Он не пустой, но находящиеся в нем ДНК – ДНК хозяина, и таких ДНК много – 30 плазмидных кольцевых ДНК. Поэтому этот вирус становится исключением, вирусом с большим количеством инородных ДНК, что и дало ему название «поли-ДНК-вирус». Кроме того, за счет собственной репликации он не инфицирует клетки, а скорее помогает хозяину продуцировать потомство, но может действовать и без хозяина. Это напоминает совместную работу или субподряд, что хорошо для потомства хозяина и в конечном счете дает преимущество самому вирусу. Безусловно, у вируса есть своя генетическая информация, но она находится не в его частицах, а передается в геном хозяина, можно сказать, путем «аутсорсинга». Вирусная ДНК интегрируется в геном хозяина в осе-матке, обеспечивая производство новых вирусных частиц в ее яичниках. Оса-матка секретирует яйца, а вместе с ними и вирус, и вводит их в полость тела гусеницы. Затем вирусы высвобождают 30 плазмидных ДНК с генетической информацией, кодирующей токсины, которые они продуцируют, и уничтожают гусениц. В результате образуется заранее переваренная пища для молодых ос. Это идеальная смена ролей: вирусы теперь с генами хозяина, а хозяин – с вирусными генами.
Возникает вопрос: какое определение можно дать вирусу, который отдает все свои гены хозяину, а потом забирает их? Как таким вирусам вообще удалось получить потомство? Ответ прост: все рождающиеся осы имеют в геномах вирусные гены, унаследованные от осы-матки, и однажды этот цикл повторится. Таков механизм репликации PDV. Это «вертикальная» репродукция от поколения к поколению, аналогичная репродукции эндогенных вирусов. Однако это не настоящие эндогенные вирусы, потому что реальные экзогенные частицы покидают своего хозяина. Я хотела бы включить странные вирусы, в частности PDV, в общее определение вирусов как носителей генов для передачи генов. Такие вирусы, как PDV, совсем не редкость, их десятки тысяч. Похоже, это взаимовыгодно, чего не скажешь о гусеницах, которые ведут себя довольно странно. Вирусы и молодые осы смертельно опасны для них, но они защищают их коконы от внешних захватчиков. Таким образом, они помогают своим будущим убийцам. Иногда такое поведение называется материнским. Возможно, гусеница может отложить свою гибель. В 2015 г. было доказано, что захват гусеницами генов является защитой от других вирусов. Таким образом, принцип мутуализма и понятие «выгоды» в определенной степени применимы и к гусенице. Столь необычное взаимодействие хозяина и вируса, когда вирус наполовину эндогенный и наполовину экзогенный, может иметь очень древние эволюционные корни. Даже при более коротком жизненном цикле вирус никогда не смог бы покинуть клетку и стать полностью эндогенным, а может быть, все было наоборот – «запертые» вирусы стали мобильными?
Жизненные циклы, подобные тем, что наблюдаются при взаимодействии ос и вирусов, по-видимому, существуют и у гусениц, и у бабочек монархов, и у мотыльков.
Похоже, это пример очень эффективного природного механизма, которым следовало бы воспользоваться, и вирусы как переносчики генов, причем не своих, а чужих, – настоящий эксперимент в области генной терапии, проведенный природой. Вирус опустошается, а потом наполняется болезнетворными или «целительными» генами для проведения генной терапии. Ученые разрабатывают способы генной терапии точно так же. Генная терапия с использованием PDV – нечто особенное, поскольку она предназначена для местной терапии. Подход, аналогичный применяемому в генной терапии с использованием PDV, используется и в генной терапии ex vivo для местного применения у человека. Следовательно, такой подход появился задолго до того, как о нем задумались ученые, но пока наши достижения на этом поприще не столь впечатляющие, как у PDV.
Прионы могут обходиться и без генов
Вирусы, заимствующие гены у хозяина и не имеющие собственных, – это странно, но еще более удивительно, когда вирусы вовсе не имеют генов, никакой генетической информации. Их называют не вирусами, а прионами. Термин «прион» – слияние понятий «белок» (protein) и «инфекция» (infection) – придуман Стенли Прузинером. Возможно, эти исключительные по своим свойствам микроорганизмы еще один вариант вирусов, которые состоят исключительно из белков и не содержат нуклеиновых кислот. Большинство ученых исключают прионы из категории «вирусов», а я считаю, что они являются просто еще одним видом вирусов – странными вирусами!
