Учёные объяснили выживаемость вирусов

Сотрудник НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ вместе с российским коллегой проанализировал способы повышения выживаемости РНК-содержащих вирусов и механизмы, помогающие им избавляться от неблагоприятных мутаций. Исследование опубликовано в журнале Microbiology and Molecular Biology Reviews.

Работа представляет собой обзор собственных исследований авторов, а также публикаций о консервативности и изменчивости в геномах вирусов, хранящих генетический материал в форме молекул РНК. Авторы объединили ранее разрозненные факты и сформулировали общие закономерности, объясняющие устойчивость геномов и их способность быстро меняться и сохранять полезные мутации.

В процессе размножения в геномах РНК-вирусов возникает множество мутаций. Это объясняется низкой точностью работы вирусных РНК-полимераз — ферментов, синтезирующих дочерние молекулы на матрице геномной РНК. Из-за этих неточностей популяции этих вирусов обладают огромным генетическим разнообразием.

Некоторые мутации могут резко снижать жизнеспособность вирусов или даже убивать их. Однако популяция обычно сохраняет свои основные свойства. Это связано с работой естественного отбора — носители неблагоприятных признаков имеют меньший шанс на выживание, и поэтому будущие поколения вряд ли унаследуют их свойства. Стабильность геномов настолько высока, что популяции остаются практически идентичными, даже если вирусы культивировать в течение 30 лет в разных странах.

Сосуществование вирусов с разными геномами помогает популяции выживать в быстро меняющихся условиях, например, когда у пациента развивается толерантность или он начинает принимать противовирусные препараты. В этом случае выживут вирусы, обладающие необходимыми свойствами в результате генетических ошибок.

Однако при распространении внутри организма или между организмами вирусы часто сталкиваются с препятствиями, которые могут преодолеть лишь небольшое число вирусных частиц. Иногда ими могут оказаться мутанты со сниженной выживаемостью. Иронично, что она может повыситься из-за ошибок копирования, которые, среди прочего, могут создавать благоприятные мутации.

У вирусов есть два пути восстановления своей выживаемости: они могут либо «починить» повреждённый элемент, либо изменить другой функциональный сайт, чтобы компенсировать повреждение. Оба сценария приводят к восстановлению основных биологических свойств или вызывают появление новой разновидности вируса.

«Таким образом, восстановление вирусов основано на неточном генетическом копировании. Более того, это важный фактор, помогающий вирусам адаптироваться к неблагоприятным условиям, включая защитные механизмы организма и противовирусные препараты», — говорит соавтор работы, заведующий лабораторией взаимодействия вируса с клеткой НИИ ФХБ Вадум Агол.