Вирусы могут быть скрытными захватчиками, но исследование, проведенное в Институте науки Вейцмана, раскрывает новую, болтливую сторону некоторых из них: впервые было обнаружено, что вирусы общаются друг с другом. Эта коммуникация - короткие «посты», оставленные для родственников и потомков, - помогает читающим их вирусам решить, как поступить с процессом заражения. Об исследовании сообщается в журнале Nature.
Многие вирусы стоят перед выбором после того, как заразили своих носителей: быстро размножаться, убивая при этом клетку, или стать бездействующим и ждать. Так ведут себя ВИЧ, герпес и ряд других вирусов человека, и, по сути, даже вирусы, атакующие бактерии - фаги - сталкиваются с аналогичными решениями при вторжении в клетку. Что заставляет вирус предпочитать бездействие немедленному удовлетворению? Профессор Ротем Сорек и его группа из отдела молекулярной генетики Института Вейцмана обнаружили, что во время заражения вирусы выделяют в окружающую среду небольшие молекулы, которые другие вирусы могут уловить и «прочитать». Таким образом, они могут фактически координировать свою атаку, превращая простые сообщения в довольно сложную стратегию.
проф. Сорек говорит, что он и его группа почти случайно обнаружили связь между фагами. «Мы искали связь между бактериями, зараженными фагами, но поняли, что маленькие молекулы, которые мы находили, были отправлены самими фагами», - говорит он.
Чтобы найти доказательства этой связи, команда вырастила бактерии в культуре и заразила их фагами; затем они отфильтровали бактерии и фаги из культуры, оставив в среде только самые маленькие молекулы. Когда они вырастили больше бактерий на отфильтрованной среде, заразив их теми же фагами, они были удивлены, обнаружив, что новые фаги стали бездействующими, а не убили бактерии.
проф. Сорек и его группа во главе со студентом-исследователем Зохаром Эрезом вместе с штатным научным сотрудником доктором Гилем Амитаи и доктором Идой Леви из Израильского института биологических исследований работали над выделением коммуникативной молекулы, в конце концов обнаружив, что это небольшой фрагмент белка. называется пептидом; они также работали над идентификацией гена, кодирующего его, и разгадкой того, как он функционирует. Они обнаружили, что в присутствии высоких концентраций этого пептида фаги выбирают стратегию покоя, поэтому они назвали ее arbitrium, что на латыни означает решение.
«В начале заражения вирусам имеет смысл идти по пути быстрой репликации, убивая хозяина, - объясняет профессор Сорек, - но если они слишком фанатичны, не должно быть никаких хозяев, оставленных для будущих поколений вирусов, чтобы заразить. В какой-то момент вирусам нужно сменить стратегию и уйти в спячку. Обнаруженная нами молекула позволяет каждому поколению вирусов взаимодействовать с последующими поколениями, увеличивая концентрацию молекулы арбитража. Затем каждый вирус может «подсчитать», сколько предыдущих вирусов удалось заразить клетки-хозяева, и, таким образом, решить, какая стратегия лучше в любой момент времени». Это связывание инактивирует ингибитор, сдвигая баланс в пользу выбора покоя.
Как только они идентифицировали эту коммуникационную молекулу в одном фаге, исследователи смогли найти похожие молекулы в десятках родственных фагов - каждый фаг кодирует немного отличающуюся коммуникационную молекулу. «Мы расшифровали коммуникационный код, специфичный для фага. Это как если бы каждый вид фага вещал на определенной молекулярной «частоте», которую могут «считывать» фаги своего вида, но не другие фаги», - говорит проф. Сорек.
Он отмечает, что открытая им и его группой стратегия покоя, основанная на общении, была обнаружена у фагов, но она может иметь более широкое значение. «На самом деле мы не знаем, как вирусы, заражающие человеческий организм, решают уйти в спячку. Вполне возможно, что вирусы, которые заражают нас, могут использовать стратегию, аналогичную стратегии фагов». Если окажется, что вирусы, заражающие людей, общаются друг с другом аналогичным образом, мы могли бы научиться перехватывать эти сообщения и использовать их в своих интересах.