Вирусология: В 3-х т. Том 1 - Филдс Б.Н.
ISBN 5-03-000283-9
Скачать (прямая ссылка):
Как обсуждалось выше, сателлитные вирусы, подобные ДИ-частицам, могут влиять на продукцию вируса и проявления болезни у растений, но их роль в окружающей среде остается в значительной степени неизученной. Роль сателлитных вирусов животных и человека еще более неясна, однако есть основания полагать, что в будущем десятилетии мы достигнем лучшего понимания действия ДИ-частиц и вирусов-сателлитов на их хозяев в природных условиях.
Участие дефектных геномов в эволюции вируса и клетки-хозяина Независимая модульная эволюция вирусных генов
Наиболее наглядно участие дефектных геномов в эволюции клетки-хозяина демонстрируется генной трансдукцией и вирусной конверсией генов, приводящих к внесению и рекомбинации новой генетической информации или усилению перестройки хозяйских хромосом (см. выше). Так же как ДНК дефектных ретровирусов может приобретать гены клетки-хозяина и превращать их в часть своего генома, под действием генов дефектного вируса клетка может либо постоянно включать его полезный ген в свою хромосому, где он целиком находится под клеточным контролем, либо путем рекомбинации переносить ген или группу генов в геном суперинфицирующего родственного, но отличающегося фага.
Ботстайн и Сасскайнд [20] предложили общую модульную 1еорию эволюции вирусов, согласно которой эволюция действует
первично не на уровне интактных вирусов, а на уровне индивидуальных функциональных единиц (модулей). Каждый модуль кодирует полезную функцию или обеспечивает протекание определенного процесса, например инкапсидацию фага, образование хвоста фага, раннюю и позднюю регуляцию, репликацию, иммунные реакции или реакции, связанные с лизисом клетки. Согласно этой теории, в природе каждый интактный вирус является продуктом не одной линии эволюции, а благоприятной комбинации генных модулей, которые успешно занимают индивидуальную нишу в природе. Отбор на уровне индивидуальных модулей идет по признакам: а) хорошей функции, б) сохранения прилежащих последовательностей (для обеспечения соответствующего места в любых вирусах скрещивающейся вирусной популяции и для собственно регуляции) и в) функциональной совместимости с максимальным количеством комбинаций других независимых модулей. Очевидно, в этой картине эволюции вирусов геномы дефектных вирусов (и включенные в них модули) помещаются в главное русло эволюции.
Ботстайн и Сасскайнд [20] приводят многочисленные примеры структурно различающихся модульно-связанных фагов. Теорию независимой модульной эволюции подтверждают некоторые фаги, которые заражают очень разные группы бактерий. К тому же она помогает объяснить двустороннюю систему иммунитета, найденную у фага Р22. После заражения клеток (даже таких, в которых не могут функционировать один или несколько модулей Р22) антирепрессор (imml), связанный со вторичной иммунной системой Р22, индуцирует функцию всех модулей резидентного профага. Это обеспечивает не только функцию, которую Р22 не в состоянии проявить в этих клетках, но и репликацию резидентного профага, что позволяет обмениваться его модулям с модулями Р22 с образованием нового фага, обладающего избирательными преимуществами в клетках данного хозяина. Ботстайн и Сасскайнд [20] предположили, что аналогичным образом могут эволюционировать многие вирусы животных. Действительно, уже ясно, что РНК-содержащие вирусы с сегментированным геномом, такие как вирусы гриппа и реовирусы, обмениваются своими генами (гл. 9). Такой обмен (реассортация) возможен между дефектными и инфекционными вирусами. Гомологичные и негомологичные рекомбинационные события на уровне ДНК допускают такие обмены модулями между ретровирусами и между ДНК-содержащими вирусами и их дефектными геномами независимо от того, являются ли они свободными или встроены в хромосомы хозяина. Наконец, обмен модулями может происходить с некоторой (возможно, очень низкой) частотой даже между РНК-содержащими вирусами с несегментированным геномом. Существование мозаичных ДИ-частиц, секвенированных Филд-
сом и Винтером [46], доказывает возможность истинных внутримолекулярных рекомбинаций РНК (см. выше), что подтверждает результаты генетических исследований рекомбинаций между геномами РНК-содержащих вирусов [31, 87].
Последовательный отбор вирусных мутантов, устойчивых к популяции эволюционирующих ДИ-частиц
Во время персистентной инфекции, обусловленной интерференцией ДИ-частицами, появляются мутанты инфекционного вируса, значительно более устойчивые к интерференции, чем использованный для создания персистенции исходный вирус. Это довольно общее явление для РНК-содержащих вирусов можно проследить на примере вируса бешенства [81], VSV [63], аль-фавирусов [75] и вируса LCM [74]. Аналогичный ДИ-отбор недавно описан для ДНК-содержащих фагов [42]. Такой отбор происходит повторно, а возможно, и постоянно во время персистентной инфекции и во время серийных неразведенных пассажей в результате того, что новая популяция ДИ-частиц постоянно эволюционирует. Это ведет к образованию новых вирусных мутантов, устойчивых к новым ДИ-частицам [64, 65]. Очевидно, популяциями ДИ-частиц специфическим образом отбираются белки репликазы вируса и участки инициации ее гена на концах РНК-генома [42, 65, 66]. Однако любые силы отбора, способные нарушить равновесное доминирование определенного варианта вируса (дикого типа или мутанта) в популяции, могут усилить эволюцию всех цистронов вируса, допуская появление вариантов, которые ранее оказались бы неконкурентоспособными. Эта проблема рассмотрена в обзоре Холланда и др. [62]. Таким образом, ДИ-частицы могут способствовать возникновению разнообразия в популяции и быстрой эволюции вирусных РНК-геномов, из которых они произошли.
