Как вирусы расширяют круг хозяев: уроки от парвовирусов домашних и диких хищников
Вирусы, размножаясь, генерируют новые варианты гораздо быстрее, чем их хозяева. Одно из следствий высокой скорости мутаций — способность многих вирусов быстро адаптироваться к новым хозяевам. Исследование, опубликованное 6 ноября в PLOS Pathogens, представляет систематический анализ круга хозяев вируса панлейкопении собак (CPV) и выявляет различные факторы, определяющие, каких хищников вирус может инфицировать.
CPV, известный владельцам собак как "парво", впервые был обнаружен у домашних собак в конце 1970-х и быстро распространился по миру. Считается, что CPV эволюционировал из близкородственного кошачьего вируса панлейкопении (FPV), который инфицирует домашних и диких кошек, а также другие родственные виды отряда Carnivora.
Чтобы определить естественный круг хозяев вирусов, родственных CPV и FPV, Эндрю Эллисон из Корнеллского университета (США) и его коллеги протестировали образцы от более чем 850 диких хищников 18 видов (лисы, койоты, еноты, выдры, куницы, волки, рыси, пумы) на наличие парвовирусов. Результаты показали, что эти вирусы распространены среди североамериканских хищников гораздо шире, чем считалось ранее. Инфекция у некоторых видов, например, койотов и енотов, была очень частой, что указывает на передачу не только спорадически от домашних животных, но и между дикими животными, возможно, между многими разными дикими видами.
Чтобы изучить, как вирусы адаптируются к альтернативным хозяевам, исследователи отобрали три варианта парвовируса (один выделен от домашних собак, два — от енотов) и заразили ими культуры клеток шести разных видов хищников (домашняя собака, домашняя кошка, домашний хорёк, американская норка, серая лисица, енот). Вирусам позволили размножаться в течение 20 недель (вероятно, более 100 вирусных поколений) в нескольких циклах заражения культур клеток. Затем были охарактеризованы генетические изменения после этих пассажей и сравнены с последовательностями вирусов, выделенных от хозяев в дикой природе. Логика была такова: мутации, которые стабильно ассоциированы с конкретными хозяевами как в природных системах, так и после экспериментальных пассажей в клетках, вероятно, влияют на круг хозяев.
Исследователи сосредоточили анализ на гене, кодирующем белок VP2, который входит в состав внешней оболочки вирусного капсида и взаимодействует с белком-рецептором трансферрина типа-1 (TfR) на клетках млекопитающих-хозяев (этот процесс "стыковки" — первый шаг заражения). Они обнаружили, что пассаж вирусов в культурах клеток разных хозяев приводит к мутациям во многих тех же позициях в VP2, которые варьируют и в природе. Это говорит о том, что при переходе между разными хозяевами эти ДНК-вирусы сталкиваются с барьерами для заражения, которые могут быть преодолены всего несколькими мутациями в вирусе, вероятно, изменяющими специфическое взаимодействие между VP2 и TfR.
Исследователи делают вывод, что "парвовирусы могут преодолевать видовые барьеры для заражения менее восприимчивых хозяев с помощью одной или всего нескольких мутаций, а различия в генетическом фоне, круге хозяев и/или эволюционной истории вирусов влияют на их склонность к переходу на новых хозяев". В целом, по их словам, полученные данные "помогут раскрыть механизмы, контролирующие смену хозяина и возникновение новых вирусов".