Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 490
Текст из файла (страница 490)
нашей эры, когда город Константинополь опустошила чума. Сравнения последовательности генома У. рез(1з с последовательностью генома ее близкого родича У. рзеидо1иЬегси!оз1з, вызывающего серьезное желудочно-кишечное заболевание, говорят о том, что У.
рез(и, возможно, появилась как самостоятельный штамм всего лишь несколько тысяч лет назад, незадолго до своего убийственного дебюта в роли возбудителя чумы. 24.2Л4. Основная движущая сила эволюции вирусов — ошибки репликации У вирусов за изменчивость антигенов главным обржюм отвечают не перестройки генома, а подверженные ошибкам механизмы репликации. Например, геномы ретро- вирусов за один цикл репликации приобретают в среднем одну точечную мутацию, потому что обратная транскриптаза вирусов, которая производит ДНК из вирусного РНК-генома, не способна исправлять ошибки типа неправильно встроенных нуклеотидов.
В организме среднестатистического ВИЧ-инфицированного человека, не проходившего лечение, могут появляться ВИЧ со всеми возможными точечными мутациями в геноме. В некоторой степени высокая частота мутаций выгодна патогену. Как описано ранее (см. рис. 24.23), путем протекающего в организме хозяина микроэволюционного процесса, состоящего из мутации и отбора, большинство вирионов со временем изменяется от формы, наиболее эффективной при заражении макрофагов, к форме, более эффективной для заражения Т-клеток.
Аналогичным образом, если пациента лечат антивирусным препаратом, геном вируса может быстро мутировать и в ходе селективного отбора получить преимущество, благодаря устойчивости к этому препарату. Однако если бы коэффициент ошибок обратной транскриптазы был слишком высок, то вредные мутации могли бы накапливаться слишком быстро, и вирус мог бы не выжить.
Более того, вариант, который успешно колонизирует одного хозяина, не обязательно переходит к другим, поскольку мутировавший вирион может оказаться неспособным заразить нового хозяина. В отношении ВИЧ-1 мы можем оценить степень этого ограничения, исследуя разнообразие последовательностей геномов вирусов, взятых у зараженных индивидов. Примечательно, что в кодирующей последовательности вирусного генома лишь треть нуклеотидных позиций является инвариантной и в некоторых частях генома, таких, к примеру, как ген епи, последовательности нуклеотидов могут отличаться даже на 31) '. Столь необычайная пластичность генома значительно усложняет попытки создать вакцины против ВИЧ, а также может быть причиной быстрого приобретения лекарственной устойчивости (обсуждается ниже).
Она также привела к быстрому появлению новых штаммов ВИЧ. Сравнения последовательностей геномов разных штаммов ВИЧ и весьма им подобных вирусов иммунодефицита .24,2; Кдеугзчнад бимазуэй мн$екр(и)1нмээх,'мрсгз)ВССОВ:2333 перенос 3-х генов перенос 2-х генов 1616 1957 1666 испанка азиатский гонхонссхий гонггп грипп Н1М1 ш ( ааее ( вава ) век«в ( перепое ~ еааа ( ВСЕХ ~ аеаа е ( аа«е .8-ми генов~ ааеь ( аееа ':;~в' '-;а в::. вирус птичьего человек гриппа )"=1 ее«же — вмв человек ( ш ~ ВОЗВУЙИТЕП(4 ( Офрбб)Н2()))Нубии айДЕМИЙ в,е 1, ' Ё)э(4(ГВЗА ) левее, ;-";:(1(З)6()вг лаве аевяе вМФ~ человек человек 4960е лабораторный штамм Рис.
24.43. Модель эволюции пандемичных оламмов вируса гриппа путем реассортации (рекомбинации). Вирус гриппа А — естественный пато ген птиц, особенно водоплавающих, всегда присутствует в популяциях диких птиц. В 1918 г. высокопатогенный штамм вируса гриппа преодолел межвидовой барьер и, передавшись от птиц к человеку, вызвал страшнейшую, охватившую весь мир, па идем ию. Этот штамм назван Н1М1 по специфическим признакам входящих е него основных антигенов: гемагглютинина (НЯ, или Н) и нейраминидазы (МА, или М). Адаптационные изменения, которые произошли в самом вирусе, и риспособившемся к циркуляции в новом хозяине, а также в человеческой популяции, приобретшей иммунитет к Н1М1 вирусу, положили конец пандемии.
Но в последующие годы тот же вирус гриппа Н1М1 подтипа, немного изменяясь (такие изменения называются «дрейфомв), продолжал циркулировать среди людей, вызывая заболевания различной степени тяжести. В 1957 г. вспыхнула новая пандемия, когда гены, кодирующие НА и МА, заменили эквивалентные гены птичьего вируса гриппэ подтипа Н2М2 (зеленые полосни); новый штамм (теперь уже Н2М 2) не нейтрализовался антител а ми, выработанными в организмах людей, переболевших вирусом гриппа Н1М1. В 1968 г. прошла новая пандемия — тогда ген НА вируса Н2М2 (но не ген МА) заменился геном другого птичьего вируса с НЗ подтипом НА; новый вирус гриппа, поразивший человечество, относился теперь к подтипу НЗМ2, В 1977 г, был всплеск заболеваемости вирусом гриппа Н1М1, который до этого почти полностью вытеснили штамм ы Н ЗМ 2.
На основании анализа генома вируса гриппа Н1М1 1977 г. предполагают, что эта малая пандемия была вызвана случайным «выбросом в этого штамма из лаборатории, где его хранили с 1950 г. Кэк отмечено на схеме, сегодня большинство случаев заболеваний, вызванных вирусами гриппа А, у человека связано со штаммами Н1М1 и НЗМ2. Занятие птицеводством подразумевает очень близкий контакт людей с большим числом птиц, которые могут быль носителями различных вариантов вируса гриппа. Иногда такие птичьи вирусы гриппа становятся и р- ичин смерти людей, которые находились в прямом контакте с зараженными птицами (его так и называют «птичий грипп«), но пока эти вирусы не приобрели способность эффективно передаваться от человека к человеку.
Отслеживание таких межвидовых скачков н разработка методик, позволяющих предсказывать вспышки новых эпидемий гриппа, остаются важными задачами современного эдравоохранения. 2334 Часть 3. Клетки в контексте их совокупности Такие события реассортации позволяют новому вирусу быстро адаптироваться и распространяться по иммунологически неподготовленной популяции человека. Обычно, в течение двух-трех лет население вырабатывает иммунитет к новому штамму и тогда уровень заболеваемости снижается до сезонного. В «спокойные» годы грипп вызывает у здоровых взрослых людей заболевание, протекающее обычно в форме средней тяжести, но несет высокую опасность для групп повышенного риска, к которым относятся дети, беременные женщины, люди с хроническими заболеваниями и пожилые жители нашей планеты.
В годы пандемий, особенно в 1918 г., здоровые взрослые оказались необычайно восприимчивыми к заражению. Предполагается, что высокая смертность здорового взрослого населения во время пандемий может быть обусловлена системным поражением тканей ввиду чрезмерно резкой иммунной реакции. Поскольку результаты происходящих в природе событий реассортации между штаммами вирусов гриппа непредсказуемы, невозможно прогнозировать, когда произойдет следующая пандемия вируса гриппа и какой штамм ее вызоветл.
24.2.1$. Нарастающая проблема — лекарственная устойчивость патогенов В то время как деятельность человека, связанная с путешествиями самолетом, поспособствовала распространению одних инфекционных болезней, улучшение санитарных условий жизни населения и развитие медицины предотвратили многие другие или снизили страдания, ими вызываемые. Благодаря эффективным прививкам и всемирным программам вакцинации населения человечеству удалось уничтожить оспу и значительно снизить заболеваемость полиомиелитом, а многие смертельно опасные детские инфекционные болезни, такие как паротит и корь, теперь редкость в богатых, промышленно развитых странах.
Тем не менее для многих широко распространенных и губительных инфекционных болезней типа малярии все еще нет эффективных вакцин. Разработка лекарств, которые лечат, а не предотвращают инфекции, также внесла немалый вклад в улучшение здоровья человека. К самому, пожалуй, успешному классу таких препаратов относятся антибиотики, которые убивают бактерии. Одним из первых антибиотиков, применяемых для лечения инфекционных заболеваний человека, был пенициллин; благодаря его своевременному введению в клиническую практику удалось спасти от смерти десятки тысяч раненых во время Второй мировой войны.
Поскольку бактерии образуют свое царство, отдельное от царства заражаемых ими эукариот, большинство процессов, связанных с репликацией ДНК, транскрипцией и трансляцией, а также основной метаболизм бактерий отличаются от таковых у их хозяев. Эти различия позволяют находить такие антибактериальные лекарства, которые специфично подавляют эти процессы у бактерий, не нарушая их у хозяина. Почти все антибиотики, используемые для лечения бактериальных инфекций, представляют собой небольшие молекулы, которые тормозят у бактерий синтез макромолекул, поражая бактериатьные ферменты, которые или отличаются от имеющихся у эукариот аналогов, или вовлечены в присущие исключительно бактериям метаболические пути, такие как, скажем, биосинтез клеточной стенки (рис.
24.44 и таблица б.З). " Изложенная в этом абзаце информация отличается от текста первоисточника и приведена в соответствии с современными данными по строению вирусов гриппа, возникновению новых штаммов, пандемия и опасности заболевания. — Ожв. ред. 2Е,2З Клвтецйая 6ИЧОПОГх»ю.уэйфЕК1(ИОЭ(ах П1»О»1ЕСГСОВ ' 2335 ' клеточная мембрана палимиксины ДНК-пцэвзв ХИНОЛОНЫ Рнкч юлим»Р»33 рифвмпицин синге» клетОчнай стенки ввнкомицин пенициллины цефвлоспорин синтез бепкоть ингибиторы боб субчватнцы рибааом' тетрвциклин стрвптомицин биасинте» фадимОЙ мюпаты триметоприм сульфвнилвмид аинте» белков, инпэбиторы ' боб аубцвстицы рибасом »ритромицин хлорвмфеникоп Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
