Генетика на пальцах - читать онлайн книгу. Автор: Андрей Шляхов cтр.№ 52

Большинство вирусов подавляет естественный синтез клетки-хозяина для того, чтобы иметь возможность беспрепятственного синтеза собственных белков и нуклеиновых кислот. Большинство, но не все. В ряде случаев размножение вируса не причиняет клетке-хозяину никакого вреда. Но отсутствие вреда от вируса не означает отсутствия вреда вообще. При вирусных гепатитах повреждение печеночных клеток вызывает не сам вирус, а клетки иммунной системы, которые с этим вирусом борются.

А теперь давайте подумаем о том, выгодна ли вирусу гибель клетки-хозяина, в которой он размножается?

Однозначно нет. Гибель клетки побуждает вирус выходить в «открытый космос» и искать себе нового хозяина. На старом, насиженном месте, оставаться удобнее. К тому же вне клетки вирус более уязвим, в «открытом космосе» его поджидают клетки иммунной системы и антивирусные белки-антигены. Было бы логично, если бы в ходе эволюции подавляющее большинство вирусов стало бы относительно безвредным для клеток-хозяев, подобно вирусам гепатитов. Однако этого не произошло. Многие вирусы продолжают губить клетки, в которых они паразитируют, истощая клеточные ресурсы до фатального предела. Глупое поведение? Не совсем, потому что «добровольная», то есть осуществляемая собственными механизмами гибель клеток является одним из способов борьбы с вирусами. Клетка совершает что-то вроде акта самопожертвования – добровольно гибнет для того, чтобы прекратить размножение вируса. Напрашивается аналогия с библейским Самсоном, обрушившим опоры филистимлянского храма: «И воззвал Самсон к Господу и сказал: Господи Боже! вспомни меня и укрепи меня только теперь, о Боже! чтобы мне в один раз отмстить Филистимлянам за два глаза мои. И сдвинул Самсон с места два средних столба, на которых утвержден был дом, упершись в них, в один правою рукою своею, а в другой левою. И сказал Самсон: умри, душа моя, с Филистимлянами! И уперся всею силою, и обрушился дом на владельцев и на весь народ, бывший в нем. И было умерших, которых умертвил [Самсон] при смерти своей, более, нежели сколько умертвил он в жизни своей ^[81]».

Так что вирусам, с одной стороны, выгодно беречь клетку-хозяина, а с другой – не очень, потому что клетка может покончить жизнь самоубийством. С учетом этого выгоднее использовать все клеточные ресурсы как можно скорее, пока клетка не покончила с собой. К тому же, помимо самопроизвольной гибели, пораженные вирусом клетки могут быть уничтожены клетками иммунной системы организма, как, например, происходит при гепатитах.

Некоторые вирусы в процессе эволюции научились предотвращать гибель клетки-хозяина. Такой способностью обладают аденовирусы – ДНК-содержащие вирусы, преимущественно поражающие верхние дыхательные пути человека. Аденовирусы сохраняют жизнь клетке-хозяину тремя путями.

Во-первых, они запускают выработку белков, которые связываются с белками клеточных рецепторов, не позволяя им закрепиться в мембране, и тем самым делают клетку неузнаваемой для клеток-убийц иммунной системы. У клеток нет глаз, они узнают друг друга «на ощупь», с помощью рецепторов. Если рецепторы клетки-хозяина блокированы или отсутствуют, то для клеток иммунной системы ее словно бы и не существует.

Во-вторых, аденовирусы с помощью других белков блокируют программу самопроизвольной гибели клетки-хозяина.

В-третьих, они блокируют ферменты, расщепляющие клеточные белки.

Вся эта деятельность определяется вирусной ДНК. В результате принятых мер клетка-хозяин в течение длительного времени «штампует» вирусы. Аденовирусы делают ставку не на быстроту использования ресурсов клетки-хозяина, а на ее долгую жизнь.

Напрашивается вопрос, как размножившиеся вирусы могут выходить из клетки, не нанося ей вреда, не разрушая клеточной мембраны? Такой «щадящий» выход вирусов из клетки совершается посредством отпочкования. Вирус подходит к клеточной мембране и давит на нее изнутри, формируя выпячивание. В конечном итоге от мембраны отделяется пузырек, внутри которого находится вирус. Оболочка пузырька может стать вирусным суперкапсидом, а может и не стать.

Аббревиатура ПЦР в наше коронавирусное время знакома всем, и все знают, что это исследование проводят для того, чтобы определить наличие у человека коронавирусной инфекции. Но мало кто, за исключением врачей и биологов, может расшифровать аббревиатуру ПЦР и объяснить, в чем заключается суть этого исследования.

ПЦР – это полимеразная цепная реакция. Суть ее заключается не в определении ДНК или РНК инфекционного агента в биологическом материале, а в значительном увеличении концентрации определенных фрагментов нуклеиновых кислот в биологическом материале. Суть в том, что с помощью этой реакции ничтожно малые количества нужных фрагментов ДНК или РНК увеличиваются до количеств, позволяющих определять их принадлежность и вообще изучать их.

Реакция называется «полимеразной», поскольку проходит с участием «копирующих» ферментов ДНК-полимеразы или РНК-полимеразы, которые создают новые нуклеотидные цепочки, используя существующие цепочки в качестве матриц. А вот слово «цепная» к нуклеотидным цепочкам отношения не имеет. Цепной реакцией называется химическая реакция, в ходе которой исходные вещества вступают в цепь превращений с участием промежуточных активных частиц. Полимеразная цепная реакция – это сложная, многоступенчатая реакция копирования фрагментов нуклеиновых кислот, в которой участвует фермент из группы полимераз, задачей которого является синтез полимеров ^[82] нуклеиновых кислот.

Обратите внимание на то, что ПЦР отличается от знакомой вам амплификации тем, что с ее помощью создаются относительно короткие фрагменты ДНК: принцип тот же, но результат разный. Условно ПЦР можно назвать мини-амплификацией. Проводят эту реакцию в амплификаторах по знакомой вам схеме. Для получения количеств, достаточных для исследования, выполняется от 20 до 35 циклов.

На сегодняшний день ПЦР является одним из самых точных и чувствительных методов диагностики инфекционных заболеваний. Точных, потому что для идентификации возбудителя используется его индивидуальная, единственная и неповторимая нуклеиновая кислота, которую невозможно спутать с какой-либо другой. Высокая чувствительность обусловлена тем, что для «тиражирования» достаточно нескольких молекул нуклеиновой кислоты во взятом биологическом материале. Буквально парочки молекул будет достаточно.

До внедрения ПЦР в диагностическую практику в лабораториях использовались методы бактериологического посева и культивирования вирусов. Суть первого метода состоит в высевании бактерий, содержащихся во взятом биологическом материале, на питательные среды с последующей их идентификацией после образования колоний. Процесс образования колоний занимал от трех до десяти дней, и все это время врачам приходилось бороться с инфекцией «наугад». С вирусами дело обстояло еще сложнее, поскольку вирус, как вы понимаете, на питательной среде размножаться не может, для этого ему нужна живая клетка. Вирусы можно культивировать в организме восприимчивых к ним лабораторных животных, в куриных эмбрионах или же на культуре клеток, полученных из различных органов и тканей человека или животных и размноженных в лабораторных условиях. Все это тоже занимало много времени, счет которому шел на дни. Заразили взятым у пациента материалом и ждем, пока у лабораторного животного или в клеточной культуре проявится заболевание, вызванное вирусом. ПЦР же можно сделать за два часа! А в медицине время не деньги, в медицине время – это здоровье, а часто и жизнь.