У млекопитающих врождённая защита от вирусов

Многие организмы, включая растения, грибы и некоторые виды насекомых, способны бороться с вирусами с помощью РНК-интерференции. Считалось, что млекопитающие в ходе эволюции утратили подобную способность. Однако два новых исследования свидетельствуют об обратном.

Чем же так хороша РНК-интерференция? Большинство вирусов, размножаясь, делают множественные копии своей РНК. Заражённые клетки распознают нити РНК, принадлежащие чужаку, и запускают процесс РНК-интерференции. Это помогает остановить увеличение количества вирусных частиц и их проникновение в другие клетки организма.

Процесс начинается, когда фермент, называемый Dicer, режет РНК вируса на фрагменты, длиной по 22 генетические буквы каждый. Далее другие молекулы заражённой клетки транспортируют эти части от места "нарезки" и крепят их на вирусную РНК, не давая ей реплицироваться (создавать новые копии).

"Эта система невероятна, она может адаптироваться против любого вируса, – восхищается автор одного из исследований, Оливье Вуанне (Olivier Voinnet), молекулярный биолог из Швейцарского федерального технологического института (ETH Zürich). Последние 15 лет учёные не раз пытались обнаружить подобный противовирусный механизм в организме млекопитающих. Они расшифровали геномы мышей, человека и других млекопитающих, но так ничего и не нашли. В конечном счёте было выдвинуто предположение, что млекопитающие перестали использовать РНК-интерференцию для борьбы с вирусами, так как приобрели другое защитное средство – токсичные белки, называемые интерферонами.

Но Вуанне и его коллега Шоу-Вэй Дин (Shou-Wei Ding), молекулярный биолог из университета Калифорнии в Риверсайде, попытались опровергнуть эту гипотезу. Зачем отказываться от защиты, которая спасала организмы на протяжении миллионов лет, рассудили учёные.

Команда Вуанне сосредоточилась на эмбриональных стволовых клетках мышей. Стволовые клетки не производят интерфероны, поэтому учёные рассудили, что такие клетки будут использовать для защиты именно РНК-интерференцию.

Вуанне и его коллегам после заражения действительно удалось поймать фрагменты РНК вирусов в клетках. Чтобы доказать, что действовал именно фермент Dicer, Вуанне удалил его ген. Тогда фрагменты исчезли, что указывало на то, что стволовые клетки полагаются на древний механизм защиты от неприятеля.

Команда Дина в свою очередь искала РНК-интерференцию у мышей. Ранее Дин подробно исследовал этот механизм у растений, червей нематод и плодовых мушек и пришёл к выводу, что современные вирусы эволюционировали, чтобы подавить защитный РНК-механизм (не давать нарезанным частям РНК крепиться к исходной РНК и мешать её копированию).

Биолог подозревал, что предыдущим исследователям не удалось найти РНК-интерференцию у млекопитающих из-за того, что вирусы, использованные учёными, содержали белки, способные разрушить фрагменты, образующиеся при РНК-интерференции. Чтобы избежать этого, он инфицировал семидневных мышат РНК-вирусом Nodamura, принадлежащего семейству Nodaviridae, так как знал, как заблокировать его "оборонительные" белки. Как правило, подобный вирус неизбежно убивает мышей, но, лишившись защиты от РНК-интерференции, вирус погиб, а мыши выжили. "Я искренне верю, что РНК-интерференция борется хотя бы с некоторыми вирусами, поражающими млекопитающих", – прокомментировал открытие Дин.

Научное сообщество пока считает нынешние исследования спорными и неоднозначными. Брайан Каллен (Bryan Cullen), вирусолог из медицинского центра при университете Дьюка, считает, что, даже если учёным и удалось восстановить противовирусные фрагменты РНК из эмбриональных стволовых клеток, это не имеет большого значения, так как "стволовые клетки не представляют для вирусов интереса". Он не обнаружил никаких признаков РНК-интерференции в зрелых клетках мышей и человека, несмотря на использование высокочувствительного метода, способного обнаружить даже одну молекулу РНК на 100 клеток.

Другие учёные предполагают, что вирус в эксперименте Дина погиб из-за того, что был лишён своего защитного белка, но по причинам, не связанным с РНК-интерференцией.

С другой стороны, Крис Салливан (Chris Sullivan), вирусолог из университета Техаса в Остине, обнаружил доказательства того, что млекопитающие способны активировать технику РНК-интерференции при заражении вирусом. Только механизм используется для защиты от интерферонов, которые могут быть токсичными даже для своего хозяина.

Научные статьи Вуанне и Дина опубликованы в журнале Science: 1 и 2.