Вирус-маверик обеспечивает одноклеточным организмам иммунитет против гигантского вируса

Исследователи из Института медицинских исследований Макса Планка в Гейдельберге обнаружили новый тип противовирусного защитного механизма у одноклеточного эукариота, при котором один вирус обеспечивает хозяину адаптивный иммунитет против другого вируса.

Жгутиконосец Cafeteria roenbergensis — это протист, обитающий во всех океанах и играющий ключевую роль в морской пищевой сети. Он может быть инфицирован гигантским вирусом CroV, который в конечном итоге убивает клетку-хозяина. Гигантские вирусы создают сложные цитоплазматические репликационные центры — «вирусные фабрики». Это привлекает более мелкие вирусы — вирофаги, которые паразитируют на фабрике гигантского вируса внутри общей клетки-хозяина.

Вирофаг mavirus (Maverick-related virus) может эффективно ингибировать репликацию CroV. Это приводит к тому, что при лизе коинфицированной клетки высвобождаются только частицы mavirus, но не новые частицы CroV. Таким образом, популяция C. roenbergensis может выжить при заражении CroV в присутствии mavirus.

Защита только в случае одновременного заражения

В исследовании, опубликованном в Nature, показано, что mavirus эффективно встраивает свой геном в геном клетки-хозяина — процесс, называемый интеграцией ДНК. В интегрированном состоянии гены mavirus молчат, и белки не производятся.

Однако, когда CroV заражает клетку, содержащую интегрированный геном mavirus, гены mavirus активируются и производятся новые частицы вирофага. В этих изначально зараженных клетках репликация CroV не ингибируется, вероятно, из-за более медленного ответа mavirus по сравнению с коинфекцией. При лизе клеток высвобождаются как частицы CroV, так и mavirus. Теперь mavirus может подавить репликацию CroV во время последующих событий коинфекции. Это предотвращает производство новых частиц CroV и защищает еще здоровую часть популяции от заражения.

Следовательно, иммунитет на основе mavirus против литического вируса CroV работает только на уровне популяции, а не для отдельной клетки, зараженной CroV. Каждая зараженная CroV клетка обречена на гибель, но, высвобождая реактивированные частицы mavirus при лизе, умирающая клетка альтруистически обеспечивает средство защиты, которое может уберечь другие клетки от заражения CroV.

Mavirus сохраняется даже без гигантского вируса

«Этот пример также показывает, что не все вирусы вредны для своих хозяев», — говорит Маттиас Фишер. «Mavirus установил мутуалистический симбиоз со своим хозяином. Как вирофагу, mavirus для своей репликации нужна клетка-хозяин, коинфицированная совместимым гигантским вирусом. В популяции клеток-хозяев, свободной от CroV, mavirus может вымереть. Однако, интегрируясь в геном хозяина, mavirus пассивно поддерживается клеткой и может сохраняться в этом состоянии в течение длительного времени, пока встреча с CroV не активирует «спящий» mavirus. Очевидно, что клетка-хозяин также получает выгоду от присутствия mavirus, поскольку он защищает популяцию клеток от гибели из-за инфекции CroV».

Экологическая роль этого недавно открытого защитного механизма все еще неясна. «Наше исследование проводилось в контролируемых лабораторных условиях, поэтому мы не можем оценить важность иммунитета на основе вирофагов в естественных условиях», — объясняет Фишер. «Но теперь, когда мы знаем, что искать, мы можем сканировать геномы других протистов на наличие признаков интегрированных вирофагов, что даст нам первую оценку того, насколько широко распространена эта противовирусная защитная система в окружающей среде».