Ящик Пандори - Мінливість вірусу грипу - геніальність природи, але небезпека для людини.

1. Що забезпечує високу мінливість вірусу грипу?
2. А яке вірусу «жити» з такою мінливістю?

Всі прекрасно знають, що до грипу треба робити щеплення щороку, так як кожен рік до нас приходить нова його різновид. Його мінливість така, що вакцини, зроблені в попередній період просто не працюють в наступному.

вірус грипу

Своєю яка не піддається контролю мінливістю вірус грипу зобов'язаний клітинної машині, яка стежить за правильною просторової укладанням білкових молекул під назвою гемаглютинін. Взагалі, гемаглютинін - це будь-яка речовина, що викликає гемаглютинацію, реакцію аглютинації еритроцитів крові.

Структура гемаглютиніну вірусу грипу

У випадку з вірусом грипу гемаглютинін - це поверхневий білок, що забезпечує здатність вірусу приєднуватися до клітини-господаря. Антитіла до гемаглютиніну забезпечують основний імунітет проти вірусу.

Гемаглютинін вірусу грипу є тример, побудований з двох різних за структурою ділянок: трехнітчатой ​​закрученої в спіраль конструкції з a-спіралей, що відстоїть на 7,6 нм від мембрани, і глобулярного ділянки антипараллельной b-поверхні, яка містить сайт зв'язування рецептора.

Що забезпечує високу мінливість вірусу грипу?

Відомо, що за це відповідають два процеси: антигенний дрейф і антигенний зрушення.

Антигенний дрейф.

З причини мінливості, закладеної механізмом еволюції, фермент, що синтезує вірусну РНК, не має захисту від неминучих помилок, через що, в свою чергу, у одного штаму вірусу виникають точкові мутації генів гемаглютиніну і нейрамінідази . Можна сказати, що ці мутації виникають безперервно, але кожна наступна не сильно відрізняється від попередньої. При цьому, саме через безперервності цього процесу, ці мутації накопичуються в такій величезній кількості, що перешкоджають розпізнаванню вірусу імунною системою, а це тягне за собою необхідність періодичних змін складу протигрипозних вакцин відповідно до прогнозів про переважаючих штамах збудника в наступному епідемічному сезоні. Крім того, що антигенний дрейф притаманний усім типам вірусу грипу, він зустрічається і у багатьох інших вірусів. При цьому вірус В мутує в рази повільніше, ніж вірус А, але швидше, ніж вірус С.

Антигенний зрушення.

Набагато більш небезпечну властивість вірусу грипу. Плюсом, якщо взагалі можна так висловитися, можна назвати лише те, що це властивість є особливістю лише грипу А. Полягає це властивість в здатності вірусу вражати безліч видів тварин, а також великою різноманітністю гемаглютиніну і нейрамінідази. Так, віруси В і С містять по одному типу цих глікопротеїнів, які всередині виду відрізняються лише відносно невеликим числом точкових мутацій, що істотно спрощує пошук вакцин. У вірусу А на сьогоднішній день відомо 18 типів гемаглютиніну і 11 типів нейрамінідази. Саме відповідно до них штами цього збудника мають додаткове маркування, наприклад, А / H1N1, А / H3N2 і т. Д. Спорідненість вірусу до різних видів птахів і звірів, через що вони стають його рознощиками, залежить від конкретного типу цих антигенів . Але не варто забувати, що, теоретично, будь-який різновид вірусу становить небезпеку для всіх підданих грипу видів. Більш вірулентні і патогенні штами, з якими імунітет людей справляється дуже погано, виникають саме при антигенному зсуві. Коли в одному організмі зустрічаються віруси з різними типами гемаглютиніну і нейрамінідази, вірусні частинки в процесі складання, через сегментированной РНК, можуть «обмінюватися» ними, що рано чи пізно і призводить до появи нових більш агресивних штамів.

В результаті цього процесу утворилася більшість різновидів вірусу А, які викликали б пандемії, наприклад, «азіатського грипу» в 1957 році або «гонконгського грипу» в 1968 році. Недавня пандемія 2009 року було викликана обміном генами між людським, свинячим і пташиним штамами вірусу. Походження збудника найбільш смертоносної пандемії грипу в історії людства - сумнозвісної «іспанки» 1918-20 років, що забрала життя, за різними оцінками, від 50 до 100 мільйонів чоловік - менш зрозуміло, але, ймовірно, суть криється все в тому ж антигенному зсуві. Як вважає більшість вчених, які досліджували даний штам, він міг з'явитися в результаті антигенного зсуву при рекомбінації як мінімум двох штамів пташиного грипу. Хоча є версія і антигенного дрейфу, при якому «вдалий» набір мутацій надав пташиному вірусу високу спорідненість до людського організму.

торішнє дослідження показало , Що незважаючи на всі хитрощі збудника грипу, за допомогою яких він намагається обманювати «імунітет», сприйнятливість до певних його штамів, в тому числі «незнайомим», залежить від типу вірусу, яким людина перехворіла вперше в своєму житті. Суть криється в тому, що всі різновиди гемаглютиніну за амінокислотним складом поділяються на дві великі групи. Перша група включає Н1, Н2, Н5, Н6, Н8, Н9, Н11-13 і Н16-18, а друга - Н3, Н4, Н7, Н10, Н14 і Н15. До вірусів з антигенами тієї групи, з якою людина зіткнувся вперше в житті, у нього розвивається певна ступінь стійкості: захворювання або не розвинеться, або буде протікати з мінімальним ризиком летального результату. На сьогодні достеменно відомо, що переважання різних штамів в структурі епідемій змінюється раз в декілька десятиліть, а значить чутливість людини до того чи іншого різновиду вірусу можна передбачити на поточний рік його народження.

А яке вірусу «жити» з такою мінливістю?

Слід розуміти, що білок - це досить заплутаний клубок амінокислот, в якому вони взаємодіють один з одним, притягаючи і відштовхуючись. Функція білка залежить саме від його просторової форми: його амінокислоти повинні так провзаємодіяти один з одним, щоб його форма дозволяла зв'язуватися з рецепторами, розщеплювати якісь молекули або, навпаки, з'єднувати їх і т. Д.

У разі неконтрольованих мутацій найчастіше страждає саме просторова укладка білкової молекули, так, що працювати білок вже не може. Для гемаглютиніну вірусу грипу, це абсолютно не виняток: постійні зміни в гемаглютиніну досить часто призводять до того, що він перетворюється на сміття.

Але в будь-якій клітині є особливі білки, які допомагають іншим білкам підтримувати форму. Ці білки називаються шаперони , І вони потрібні саме для того, щоб білкова молекула, у якої не виходить придбати правильну просторову конформацію, все-таки згорнулася правильно. Так, наприклад, шаперони виявляються дуже до речі, при тепловому стресі, коли при захворюванні температура тіла людини підвищується настільки, що білки втрачають просторову укладання через неналежних умов середовища. Нагадаю, що підвищення температури тіла - це захисний механізм, який спрацьовує саме для того, що білки вірусу втратили свою просторову укладання, в той час як білки організму підтримують свою форму завдяки шаперон.

модель шаперона

Для того, щоб продемонструвати взаємодію клітинних шаперонов, як інструмент вирішення проблем з вірусними білками, що виникають через сильну мінливості, дослідники з Массачусетського технологічного інституту поставили експерименти з двома типами клітин: в одних була сильно знижена активність одного з основних білків-шаперонов, в інших, навпаки, шаперонов було більше, ніж зазвичай. Ті та інші клітини заражали вірусом грипу та дослідники чекали, коли у вірусу зміниться не менш 200 поколінь (з огляду на величезну швидкість розмноження вірусів, чекати довелося недовго).

Дійсно, виявилося, що в клітинах, де шаперони були особливо активні, вірус змінювався швидше, ніж в звичайних клітинах, і вже точно швидше, ніж в клітинах з вимкненим головним шаперон. Іншими словами, коли в клітці багато білків, які стежать за просторової укладанням інших білків, вірус може дозволити собі бути мінливим. Найбільше у грипу мутували вже багато раз згаданий гемаглютинін, за допомогою якого він взаємодіє з клітинами, і фермент, який займається копіюванням вірусного генома. Як було сказано вище, шаперони включаються в момент теплового стресу - і, очевидно, вірус зі своїми мінливими білками повинен особливо добре себе почувати, коли клітці доводиться терпіти температуру вище звичайної.

Тобто віруси (швидше за все не тільки грипу), судячи з усього, навчилися використовувати шаперон машину з тією ж метою, що і клітини організму. Якщо це так, то є припущення, що якщо у нас вийде якимось чином «відключити» вірус грипу від клітинних шаперонов, то це дозволити загальмувати його стрімку еволюцію. У такому випадку, можливо, нам не доведеться щороку підбирати нову вакцину для чергової його різновиди.

---

https://zen.yandex.ru/media/scikit/izmenchivost-virusa-grippa--genialnost-prirody-no-opasnost-dlia-cheloveka-59f5bb1bad0f22ee07980524