Генетические секреты преодоления видового барьера

Ученые определили конкретные мутации, которые позволяют распространенному растительному вирусу заражать новые виды. Исследование опубликовано в мартовском номере Journal of General Virology. Понимание генетики ключевых взаимодействий между вирусами и хозяевами может дать представление о том, как некоторым вирусам удается преодолевать видовой барьер, и даже помочь лучше понять механизмы возникновения болезней животных.

Исследователи из Университета Саги (Япония) изучили генетические изменения, произошедшие, когда вирус мозаики турнепса (TuMV) — заболевание растений, распространяемое тлями, — адаптировался для заражения нового вида. Генетический анализ показал, что на эволюционном пути от Brassica rapa (турнепс), хозяина, к которому вирус хорошо адаптирован, к новому хозяину Raphanus sativus (редис) TuMV приобрел в среднем 140 значимых мутаций.

Интересно, что многие мутации были сгруппированы в генах, кодирующих два ключевых вирусных белка — P3 и CI. Эти белки уже известны своим взаимодействием с генами, помогающими растениям сопротивляться инфекции TuMV. Исследователи полагают, что происходит своего рода молекулярное «перетягивание каната» между этими белками и механизмами устойчивости растений, которое определяет не только тяжесть заболевания после заражения, но и саму возможность вируса инфицировать хозяина.

Как растительные, так и животные вирусы специально адаптированы для заражения и репликации в определенных типах хозяев. Чтобы обеспечить свое распространение и выживание, вирусы могут адаптироваться к окружающей среде путем мутаций. Мутации могут изменить тяжесть инфекции у существующих хозяев, повлиять на заразность вируса или позволить ему заражать новых хозяев. Вирусы, такие как TuMV, которые используют РНК (а не ДНК) в качестве генетического материала, мутируют особенно легко, поскольку используют метод копирования, гораздо более подверженный ошибкам.

Профессор Кадзусато Ошима, руководивший исследованием, считает, что изучение взаимодействия вируса и хозяина у растений может иметь далеко идущие преимущества. «Выявление тонкостей взаимодействия между вирусами и механизмами устойчивости растений может помочь селекционерам создавать более устойчивые культуры, например, путем отбора штаммов, блокирующих изменения в TuMV». Он также отметил, что эта работа может помочь в изучении вирусов животных. «Мы пытаемся понять, как возникают новые вирусы, в частности, как вирусы способны преодолевать видовой барьер. Это, в свою очередь, дает нам лучшее представление о том, как возникают пандемии и как лучше всего сдерживать их распространение».