Вирусы-вампиры охотятся на другие вирусы для размножения и могут стать ключом к новым противовирусным терапиям
Вирусы могут «заболеть» — их нормальная функция нарушается, когда они сталкиваются с другими вирусами. При репликации вирус захватывает молекулярную фабрику клетки. Но иногда, попадая в клетку, он обнаруживает там уже другой, спящий вирус, и начинается битва за контроль. А иногда вирус находит «квартиранта», который специально охотится на входящие вирусы.
Мир сателлитов
Вирусы, охотящиеся на другие вирусы, известны как вирусные «сателлиты». В 1973 году при изучении бактериофага P2, заражающего кишечную бактерию Escherichia coli, обнаружили, что инфекция иногда приводит к появлению двух типов вирусов: фага P2 и фага P4.
Бактериофаг P4 — температный вирус: он может встраиваться в хромосому клетки-хозяина и находиться в спящем состоянии. Когда P2 заражает клетку, уже содержащую P4, спящий P4 активируется и использует генетические инструкции P2 для создания сотен своих мелких вирусных частиц. В этом случае P2 называют вирусом-«помощником», так как сателлиту P4 для репликации и распространения нужен генетический материал P2.
Подобные системы сателлит-помощник найдены у большинства бактерий. После открытия крупнейшего известного вируса мимивируса в 2003 году ученые нашли и его сателлит — Sputnik. Растительные вирусные сателлиты, поджидающие другие вирусы в клетках растений, также широко распространены и могут влиять на урожай.
Гонка вирусных вооружений
Сателлиты и их вирусы-помощники вовлечены в бесконечную эволюционную гонку вооружений. Сателлиты развивают новые способы эксплуатации помощников, а те — контрмеры для блокировки. Поскольку обе стороны — вирусы, результатом этой войны становятся, среди прочего, антивирусные системы, интересные для людей.
Новые данные показывают, что многие антивирусные системы, которые, как считалось, эволюционировали в бактериях (например, молекулярные ножницы CRISPR-Cas9, используемые в редактировании генов), могли возникнуть у фагов и их сателлитов. Вирусы-помощники и их сателлиты с их высокой скоростью оборота и мутаций оказываются эволюционными «горячими точками» для разработки антивирусного оружия.
MindFlayer и MiniFlayer
В недавней работе описан сателлитный бактериофаг MiniFlayer, совершенно непохожий на известные ранее сателлиты. Его выделили из почвенной бактерии Streptomyces scabiei. MiniFlayer тесно связан с вирусом-помощником бактериофагом MindFlayer, заражающим Streptomyces.
MiniFlayer — первый известный сателлитный фаг, утративший способность находиться в спящем состоянии. Это создает проблему: если для репликации нужен другой вирус, как гарантировать, что он попадет в клетку примерно в то же время?
MiniFlayer решил эту задачу с эволюционной изобретательностью. Он развил короткий отросток, позволяющий ему, подобно вампиру, прикрепляться к «шее» своего вируса-помощника. Вместе ничего не подозревающий помощник и его «пассажир» отправляются на поиски нового хозяина. Пока неизвестно, как MiniFlayer обезвреживает своего помощника и выработал ли MindFlayer контрмеры.
Пандемия показала, что наш запас противовирусных препаратов довольно ограничен. Изучение сложной, переплетенной и порой хищнической природы вирусов и их сателлитов, включая способность MiniFlayer прикрепляться к «шее» помощника, может открыть новые пути для противовирусной терапии.