При заражении клеток большой дозой вируса, обогащенного стандартными частицами, в так называемых нечувствительных клетках развивалась острая инфекция – клетки дегенерировали и погибали, а в питательную среду выходило большое количество частиц вновь синтезированного вируса гриппа. Если же такие клетки заражались тем же самым препаратом вируса, но в маленькой дозе, то формировалась скрытая инфекция, при которой клетки продолжали хорошо размножаться, не обнаруживали ни малейших признаков заболевания, но вместе с тем из таких клеток в питательную среду постоянно выделялся инфекционный вирус гриппа.

Но вот исследователь заразил клетки препаратом вируса, обогащенным дефектными частицами – в клетках не было обнаружено ни признаков заболевания, ни признаков присутствия вируса. Тогда Л. А. Денисов заражает клетки таким же препаратом, но в очень большой дозе. И вновь та же картина. Но что интересно: после заражения клетки стали размножаться быстрее и оказались устойчивыми даже к заражению стандартными частицами вируса. Прошло немало дней напряженного поиска, прежде чем Л. А. Денисову в содружестве со специалистом по электронной микроскопии из Института вирусологии им. Д. И. Ивановского А. А. Маныкиным удалось обнаружить в клетках такой культуры рибонуклеопротеидные (рибонуклеиновая кислота, связанная с белком) структуры вируса гриппа, которые, однако, были значительно короче, чем подобные структуры внутри стандартных вирусных частиц. Таким образом, латентная гриппозная инфекция этих клеток была доказана!

У вдумчивого читателя вполне естественно возникнут следующие вопросы: для чего дефектные интерферирующие вирусные частицы созданы природой? Почему в одной и той же вирусной «семье» существуют «два брата», из которых один (инфекционные частицы) «помогает» другому, а этот другой (дефектные частицы) только и делает, что «платит за помощь» постоянным стремлением помешать?

Пытаясь ответить на эти вопросы, мы должны будем коснуться столь важной проблемы, как саморегуляция у вирусов. Представьте ситуацию, при которой дефектных частиц нарабатывается все больше и больше. К чему это приведет? Совершенно ясно – к постепенному уменьшению количества стандартного вируса, так как мы помним, что в клетку, занятую дефектной частицей, стандартная частица попасть не может. Но подобный ход развития событий тоже не может остаться без последствий: стандартного вируса будет нарабатываться все меньше и меньше, все большее число клеток будет заниматься дефектными вирусными частицами, но сами-то они не способны к размножению… Им требуется помощник в лице стандартной вирусной частицы, а помощников стало очень мало. Поэтому интенсивность размножения дефектных частиц будет быстро снижаться. А следовательно, меньше клеток будет заражаться дефектными частицами, и в свободные от них клетки с успехом проникнут стандартные вирусные частицы. В связи с этим продукция стандартных вирусных частиц вновь увеличится. И до каких пор это будет происходить? До тех пор, пока среди стандартных частиц не появятся дефектные, а они появляются тем чаще, чем более массивной дозой заражается клетка. Появившиеся дефектные частицы начинают успешно размножаться, так как в этот момент у них много помощников (т. е. стандартных частиц), число дефектных частиц вновь возрастает, и все повторяется сначала. Таким образом, в самой популяции вируса заложен механизм, регулирующий и численность популяции, и ее качество.

Однако объяснить механизм формирования и длительного поддержания персистенции вирусов в организме хозяина присутствием и своеобразным эффектом дефектных вирусных частиц можно не всегда.

Уже шла речь о том, что много лет назад была открыта латентная вирусная инфекция у бактерий – лизогения, при которой дезоксирибонуклеиновая кислота (генетический материал) бактериофага объединяется (интегрирует) с хромосомой бактериальной клетки и в дальнейшем расщепляется как составная часть хромосомы в процессе клеточного деления. Наличие строгих доказательств интеграции генетического материала бактериофага с генетическим материалом бактериальной клетки и широкая распространенность лизогенных бактерий в природе наводили на мысль о возможности существования подобных взаимоотношений между вирусами животных и клетками животного организма.

^{Лев Александрович Зильбер}

В 1946 году отечественный вирусолог Л. А. Зильбер (см. фото) выдвинул вирусную теорию происхождения опухолей, согласно которой вирус играет роль пускового механизма злокачественного процесса. Позднее в результате больших успехов в изучении лизогении Л. А. Зильбер значительно расширил и уточнил положения теории, названной им вирусо-генетической теорией происхождения опухолей. Ее главным постулатом как раз и стал факт объединения генетического материала опухолевого вируса с генетическим материалом клетки человека или животных.

Прошло много лет. В 1968 году в лаборатории американского вирусолога Р. Дюльбекко было доказано, что два известных опухолевых вируса – вирус полиомы и обезьяний 0В40 – поддерживают скрытую форму инфекции в клетках благодаря интеграции их ДНК с ДНК животной клетки. Публикации этих работ положили конец многолетним спорам о возможности существования для вирусов животных такого же типа взаимодействия с клеткой, как хорошо и давно известный в области бактериофагии. А спустя несколько лет интеграционный механизм был выявлен также и при латентной инфекции клеточных культур вирусами герпеса и аденовирусами.

Казалось бы, наступила пора торжества положений вирусо-генетической теории происхождения опухолей. Однако все эти открытия были связаны с вирусами, генетический материал (геном) которых представлен ДНК. Так как геном клетки высших организмов также представляет собой молекулу ДНК, то возможность интеграции двух геномов одинаковой химической природы не вызывала сомнений. И вот тут-то мы подходим, казалось бы, к наиболее уязвимому месту вирусо-генетической теории происхождения опухолей. Ведь большинство скрытых опухолевых вирусов животных являются РНК-содержащими! Это было давно известно и, откровенно говоря, очень затрудняло теоретическое объяснение возможной интеграции геномов таких вирусов с клеточным геномом.

Работы по разрешению этого кажущегося противоречия были начаты американским биохимиком X. Теминым, который еще в 1964 году обнаружил в клетках, зараженных РНК-содержащим вирусом саркомы Рауса, процесс синтеза ДНК, никогда не встречавшейся в незараженных этим вирусом клетках. Позднее X. М. Темин со своим сотрудником С. Мизутани и одновременно и независимо от них в другой лаборатории США Д. Балтимор открыли в составе частиц некоторых вирусов новый фермент – РНК-зависимую ДНК-полимеразу, уже само название которого говорит о его функции: с его помощью осуществляется построение молекул ДНК на матрице (основе) РНК. И именно такая вновь синтезированная ДНК интегрирует с ДНК клетки.

Эти открытия объясняли возможность интеграции геномов РНК-содержащих вирусов с геномом клетки и, таким образом, окончательно доказывали справедливость положений вирусо-генетической теории происхождения опухолей, тем более что фермент РНК-зависимая ДНК-полимераза (получивший название обратная транскриптаза или, еще короче, ревертаза) вскоре был обнаружен в составе частиц всех (!) РНК-содержащих опухолевых вирусов.

Но, как мы хорошо знаем, нет правил без исключений. Есть исключение и из правила превращения нормальной клетки в опухолевую. Речь идет о некоторых ДНК-содержащих вирусах, ДНК которых может персистировать (существовать длительное время) не будучи интегрированной с ДНК клетки, а в свободном (автономном) состоянии. Такие вирусные ДНК располагаются в клеточной цитоплазме, под их влиянием клетка превращается в раковую. В подобных клетках вирус продолжает существовать (персистировать) в виде изолированных вирусных ДНК, не связанных с клеточным геномом.

Однако возможностью интеграции геномов не исчерпываются механизмы вирусной персистенции. Так, несколько лет назад в одной из лабораторий изучали длительную персистенцию вируса ящура в организме теленка. При этом выяснился очень интересный факт: на протяжении года от этого теленка постоянно удавалось выделять вирус, который не размножался в культуре чувствительных клеток, если их после заражения культивировали при температуре 41 °С, т. е. соответствующей температуре тела теленка. Вместе с тем если такие же зараженные вирусом клетки инкубировали при температуре 37 °С, то вирус в них начинал активно размножаться и в конечном счете даже вызывал разрушение клеток.

Чем же вызвано подобное различие в поведении вируса в одних и тех же клетках? Оказалось, все дело в так называемых температурочувствительных мутантах. В результате мутационных изменений в геноме вируса иногда может быть затронут участок, который определяет синтез специального фермента – полимеразы, осуществляющего конструирование вирусных нуклеиновых кислот (геномов) при размножении вируса внутри клетки. При этом изменения в ферменте могут иметь весьма своеобразные последствия: фермент перестает работать или работает плохо при той температуре, при которой обычно вирус хорошо размножается. Но при этом, как оказалось, фермент успешно функционирует при более низкой температуре. Потому-то такие вирусные мутанты и назвали температурочувствительными.

Теперь представим себе, что группа клеток заражена температурочувствительным вирусом, но помещена в обычные для стандартного вируса температурные условия. Понятно, что такой мутантный вирус размножаться будет плохо, что приведет к накоплению в клетках вирусных «полупродуктов», образования же зрелого, полноценного вируса, имеющего в своем составе все необходимое, происходить не будет. Именно вирусные «полупродукты» будут персистировать в клетках. Нередко наличие в клетках таких «полупродуктов» может привести к совершенно неожиданным последствиям.

Вот один из примеров. Реовирус вызываету человека заболевание верхних дыхательных путей, диарею и жирный понос. Введение обычного штамма реовируса в мозг новорожденным крысятам вызывает у них скорое развитие острого энцефалита с высокой смертностью. Если же таких животных заражают температурочувствительным мутантом реовируса, то крысята в течение нескольких месяцев выглядят совершенно здоровыми, но затем у них медленно развивается гидроцефалия, которая постепенно прогрессирует и в конце концов заканчивается гибелью животных.

Примечания

Конец бесплатного ознакомительного фрагмента.