Чому вірус грипу так сильно змінюється

Своєю фантастичною мінливістю вірус грипу зобов'язаний клітинної машині, яка стежить за правильною просторової укладанням білкових молекул.

Стилізоване зображення вірусу грипу. (Фото: Steve Shohl / Flickr.com .) Частинки вірусу грипу під електронним мікроскопом. (Фото: Sanofi Pasteur / Flickr.com .)

<

>

Як відомо, до грипу треба робити щеплення щороку - тому що кожен рік до нас приходить якась нова його різновид. Вакцини натаскувати нашу імунну систему проти якихось молекулярних ознак вірусу, щоб, коли сам вірус потрапить в організм, імунітет швидко його впізнав.

Більшість вакцин вчать імунну систему «бачити» гемаглютинін - особливий вірусний білок, за допомогою якого вірус взаємодіє з клітиною. Але саме гемаглютинін досить сильно змінюється: в гені, який його кодує, постійно трапляються якісь мутації, так що білок, хоча і продовжує виконувати свою функцію, щороку виглядає якось по-новому, і імунітет доводиться заново навчати.

Самому вірусу така мінливість теж доставляє деякі проблеми. Білок - зовсім не рівна нитка зчеплених один з одним амінокислот, це досить заплутаний клубок, в якому амінокислоти взаємодіють один з одним, притягаючи і відштовхуючись; і якщо взяти якийсь водорозчинний фермент, він буде схожий, скоріше, на дуже горбисту картоплину. І функція білка якраз залежить 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 мутацій часто страждає саме просторова укладка білкової молекули, так що працювати білок вже не може. Те ж саме стосується і грипозного гемаглютиніну: постійні зміни в гемаглютиніну можуть привести до того, що він перетвориться на сміття.

Але в будь-якій клітині є особливі білки, які допомагають іншим білкам підтримувати форму - в прямому сенсі. 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. Шаперони дуже до речі виявляються, наприклад, при тепловому стресі, коли білки втрачають просторову укладання через неналежних умов середовища.

Відомо, що вірусні білки взаємодіють з клітинними шаперонами, так що само собою напрошується припущення, що саме шаперони допомагають вірусам вирішити проблеми з білками, що виникають із-за сильної 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, і працювали вони в клітці активніше, ніж зазвичай. Ті та інші клітини заражали вірусом грипу і чекали, коли у вірусі зміниться 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, як мовиться в статті в eLife , 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.

Не виключено, що і інші віруси, не тільки вірус грипу, використовують шаперон машину з тією ж метою, але тут без додаткових досліджень сказати що-небудь важко. Що до грипу, то якщо ми зуміємо якось віднадити його від клітинних шаперонов, то це дозволити загальмувати його стрімку еволюцію, і нам не доведеться щороку підбирати нову вакцину для чергової його різновиди.