Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 488
Текст из файла (страница 488)
24.38). Другие патогены в вопросах передвижения внутри клетки хозяина прежде всего полагаются на перенос, опосредованный микротрубочками. Вирусы, инфицирующие нейроны, используют такой способ передвижения. Хорошим примером служат нейротропные альфа-герпес вирусы, в группу которых входит и вирус, возбуждающий ветряную оспу. Вирус проникаег в чувствительные (сенсорные) нейроны через концевые области их аксонов, и система основанного на микротрубочках транспорта несет его нуклеокапсиды вниз по аксону к ядру нейрона, что, очевидно, сопряжено с прикреплением белков капсида к молекулярному мотору-белку динеину.
После репликации и сборки в ядре вирион с оболочкой транспортируется по микротрубочкам аксона в направлении от тела нейрона, что обусловлено прикреплением какого-то другого компонента оболочки вируса к моторному белку кинезину (рис. 24.39). 2326-"-: Частьб.КяеткиУВкоНтакстеиксовокупйости Рис. 24.40. Сцепление Ито/Ьосщо с микротрубочками.
На этом флуоресцентном микрофотоснимке представлены Ито/Ьасма (красные), сцепленные с микро- трубочками (зеленые) четырех митотических веретен деления в синцитиальном эмбрионе дрозофилы. При расхождении хромосом бактериальные скопления на полюсах веретена деления будут расходиться вместе с ними (сами хромосомы на экваторе веретен деления не видны). (Фотография заимствована из Н. Козе апг) т. С Кагг, МесЬ. Сед Пеи 51: 275 — 288, 1995. С любезного разрешения Е(зекуес) Бактерии обеспечивают свое попадание во "э " " ""Р" РУ г .
6 р зараженной клетки митотическое веретено деления разводило бы их к противополож ным полюсам клетки одновременно с расхождением хромосом (рис. 24АО). Как будет рассказано позже, Ц'о16ас)т(а может разителзянт менять репродуктивное по ведение своего хозяина насекомого. В большинстве своем внутриклеточные бактерии и паразиты содержат всю необходимую для их собственного метаболизма и размножения основную генети ческую информацию и полагаются на клетку хозяина только в плане питательных веществ.
Вирусы, напротив, используют основные аппараты хозяйской клетки для осуществления практически всех процессов в ходе своего воспроизведения: все вирусы синтезируктт свои белки при п<жкзщи рибосом клетки хозяина, а иные еще и используют ДНК и РНК полимеразы хозяина для соответственно репликации и транскрипции. Многие вирусы кодируют белки, видоизменяющпе транскрипционный или трансляционный аппарат хозяина таким образом, чтобы он способствовал синтезу вирусных белков в ущерб синтезу белков клетки. В результате синтетические воз можности клетки-хозяина преимущественно направляются на производство новых вирусных частиц.
Так, полиовирус кодирует протевзу, которая специфично расщепляет компонент ТАТА связывающий фактора в составе ТГ1Ю (см. Рис. б.18), тем самым аффективно отклктчая всю опосредованнукт РНК полимеразой П транскрипцию клетки хозяина. Вирус гриппа производит белок, который блокирует и сплайсинг, и полиаденилирование РНК.транскриптов, делая тем самым невоз можным экспорт РНК транскриптов из ядра (см. рис. бАО).
Инициация трансляции болыпинства молекул мРНК клетки хозяина зависит от опознавания их 5' кэпа группой факторов инициации трансляции (см. Рис. б.72). Нередко в ходе заражения вирусом тормозится процесс инициации трансляции молекул мРНК хозяина, с тем чтобы рибосомы клетки хозяина могли быль более аффективно использованы для синтеза вирусных белков. В геномах некоторых вирусов — к примеру, в геноме вируса гриппа, -- закодированы зндонуклеазы, которые отщепляют 5' кап у молекул мРНК клетки хозяина. Некоторые вирусы 24.2.
Клеточная биология инфекционных процессов 2327 продвинулись в этом деле еще дальше — они используют отщепленные 5'-капы в качестве праймеров для синтеза вирусных мРНК; этот процесс получил название «кражи» капов. У других РНК-вирусов в геноме закодированы протеазы, которые расщепляк>т некоторые факторы инициации трансляции. Эти вирусы полагаются на 5'-кэп-независимую трансляцию вирусной РНК, в которой задействованы участки внутренней посадки рибосом (1ВЕ5) (см.
рис. 7.108). Небольшая группа ДНК-вирусов для репликации своего генома использует ДНК-полимеразу клетки хозяина. К несчастью для вирионов, ДНК-полимераза экспрессируется на высоком уровне только на протяжении Я-фазы клеточного цикла, а большинство клеток, заражаемых этими вирусными частицами, проводит ббльшую часть времени в С,-фазе. Аденовирус выработал механизм, по которому он индуцирует «вхождение» клетки-хозяина в 5-фазу и, следовательно, имеет активную ДНК-полимеразу (которая, в своа> очередь, реплицирует вирусный геном) в больших количествах. В геноме аденовируса закодированы белки, которые инактивируют как КЪ, так и р53 — два ключевых супрессора прогрессии клеточного цикла (обсуждалось в главе 17).
Как можно было бы ожидать от всякого механизма, вызывающего неконтролируемую репликацию ДНК, эти вирусы при определенном стечении обстоятельств могут способствовать развитию рака. 24.2.11. Патогены могут изменять поведение хозяина, с тем чтобы облегчить свое распространение Как мы могли убедиться, довольно часто патогены изменяют поведение клетки хозяина таким образом, чтобы оно способствовало выживанию и размножению патогена. Подобным же образом патогены нередко изменяют поведение всего организма хозяина, с тем чтобы облегчить свое распространение, что мы уже видели на примерах Тгурапозота Ьгисе( и гегз(та резги.
В некоторых случаях трудно сказать, кому та или иная реакция хозяина приносит больше выгоды — самому хозяину или вызвавшему эту реакцию патогену. Например, инфекция патогенами, такими как вызывающая диарею 5а1топе11а еп1енса, обычно носит самоограничивающийся характер, потому что в результате диареи патогены эффективно выводятся из организма.
С другой стороны, испражнения, содержащие бактерии, способствуют распространению инфекции. Точно так же кашечь и чихание, с одной стороны, помогают организму очистить дыхательные пути от патогенов, с другой стороны, с их помощьк> инфекция распространяется на новых индивидов. Так, простуженный человек, чихнув, выде>гяет в окружающую среду около 20 000 капелек, с содержащимися в них риновирусами или коронавирусами.
Пугающий пример того, как патоген изменяет поведение хозяина, дают нам наблюдения за зараженными вирусом бешенства, что впервые описано в египетских письменах более 3000 лет назад. Вирус бешенства размножается в нейронах и «заставляет» зараженных людей или животных становиться «бешеными» в прямом смысле слова: они становятся необычайно агрессивными и у них развивается сильное желание кусать. Вирус выделяется со слюной и проникает через рану от укуса в кровоток жертвы, тем самым распространяя инфекцию на новых хозяев. И все же И'о1ЬасЬ1а — наиболее впечатляющий пример патогена, изменяющего поведение хозяина. Эти бактерии управляют половым поведением своего хозяина с целью максимизировать свое распространение.
Как описано ранее, »»'о1ЬасЬ1а передается по вертикали — от самки через ее яйцеклетки потомству. Однако если этот патоген попадасг в мужскую особь, то оказывается в тупике, поскольку не может 2328 Часть 5. Клетки в контексте их совокупности проникнуть в сперматозоиды. У некоторых видов плодовых мушек И~о1ЬасЬ1а так изменяет сперматозоиды своего хозяина, что они могут оплодотворить яйца только зараженных самок. Такая модификация дает зараженным самкам репродуктивное преимущество по отношению к незараженным самкам, что приводит к тому, что общая доля носителей И'о1ЬасЬ1а постепенно возрастает. При заражении хозяев, относящихся к другим видам, И'о1ЬасЬ1а убивает самцов, но щадит самок, в результате чего число самок в популяции увеличивается, а значит, увеличивается число особей, способных производить яйца для распространения инфекции. У некоторых ос заражение И~о1ЬасЬга способствует производству самками яиц, которые развиваются партеногенетически, без потребности в оплодотворении сперматозоидами; самцы этих видов полностью исчезли.
Для некоторых из своих хозяев И'о1ЬасЬ1а стала обязательным симбионтом, и лечение инфекции приводит к смерти хозяина. В одном из случаев люди научились использовать такую зависимость: нематоду филярию, вызывающую африканский онхоцеркоз (речную слепоту), трудно убить противопаразитарными средствами, но при лечении людей, страдающих онхоцеркозом, антибиотиками, губительно действующими на заражакнцую нематод И о1Ьас1па, заражение человека нематодой также останавливается.
24.2.12. Патогены быстро эволюционируют Сложность и специфичность молекулярных взаимодействий между патогенами и клетками их хозяев может навести на мысль о том, что шанс приобрести вирулентность за счет случайной мутации практически равен нулю. Между тем постоянно появляются новые патогены, а старые постоянно изменяются так, что давно известные возбудители неожиданно оказываются устойчивыми к хорошо зарекомендовавшим себя методам лечения.
Патогены имеют два больших преимущества, которые позволяют им быстро эволюционировать. Во-первых, они очень быстро размножаются, предоставляя субстрат для искусственного и естественного отбора. Тогда как человеку и шимпанзе понадобилось 8 миллионов лет дивергентной эволюции для приобретения 2 '-го различия в последовательностях их геномов, изменение генома полиовируса на 2 ' происходит за пять дней, то есть за время пути вируса из ротовой полости человека в его кишечник.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
