Ученые выяснили, почему комары не болеют вирусами, которые распространяют

Фото из открытых источников

Комар садится человеку на руку, кусает и улетает. Через несколько дней этот человек может слечь с высокой температурой, так как его клетки были атакованы вирусом, оставленным насекомым. Комар же, который этот вирус перенёс, ничего подобного не чувствует. Он остаётся заражённым на всю жизнь, кусает снова и снова и, кажется, никогда не болеет от переносимого им груза.

Как насекомому это удается, годами ставило ученых в тупик. Денге, чикунгунья и их родственники когда-то обитали в тропических зонах. Они уже много лет распространяются в новые регионы, и этот процесс не замедляется. Изменение климата и глобальные путешествия частично объясняют это, но биологическая загадка остается.

По оценкам одного исследования, более 80 процентов людей в настоящее время живут в местах, подверженных риску заражения вирусами, передаваемыми комарами. Комар, подхвативший вирус, является его носителем на всю жизнь, при этом вирус постоянно размножается внутри насекомого, но при этом насекомое остается достаточно здоровым, чтобы укусить.

Исследователи из Университета Помпеу Фабра (UPF) в Барселоне, Испания, отправились на поиски разгадки. Команду возглавляла Хуана Диес, руководитель группы молекулярной вирусологии университета. Результаты исследования опубликованы в журнале PLOS Biology.

Исследователи заразили клетки комаров вирусом чикунгунья и наблюдали за его действиями. Внутри этих клеток произошло нечто странное. Генетические чертежи вируса неуклонно накапливались и оставались на высоком уровне. Но количество собственно вирусного белка, построенного на их основе, оставалось низким, достигая пика на ранних стадиях, а затем постепенно снижаясь.

Клетки снижают скорость преобразования вирусных инструкций в белки — это состояние команда исследователей называет трансляционным подавлением. 

«Создается впечатление, что вирус снизил интенсивность собственной активности», — сказал Марк Талло-Парра, один из соавторов исследования. Это сдерживание поддерживает жизнеспособность клетки. 

Инфицированные клетки комаров сохраняли запас энергии и продолжали делиться, так и не проявляя тех повреждений, которые возникают при полноценном заражении. До этого исследования никто не демонстрировал, как вирус, передаваемый комарами, может успокоиться и закрепиться в организме.

В клетках человека тот же вирус переходит в атаку. Он захватывает белковые фабрики клетки, производит их копии с невероятной скоростью и разрушает клетку. Именно из-за этой агрессии у инфицированных людей поднимается температура и они чувствуют себя ужасно. Та же группа исследователей изучила, как это работает у людей, и обнаружила два приема.

Один вирусный белок проникает в центр управления клетки и отключает гены хозяина. Другой перенастраивает механизм считывания, благодаря чему неуклюжий код вируса работает быстро, как показали более ранние исследования. Оба действия ускоряют распространение вируса и способствуют разрушению человеческой клетки на этом пути.

Вполне закономерный вопрос заключался в том, использует ли вирус тот же алгоритм действий в комаре. Если бы использовал, клетки насекомого тоже должны были бы погибнуть. Но этого не происходит.

Ни один из этих трюков не произошел внутри клеток комара. Вирусный белок, который обычно проникает в центр управления клетки, остался в окружающей жидкости, и гены насекомого продолжали работать. Механизм считывания также остался нетронутым.

Без этих стимулов вирус вынужден медленно считывать свой неуклюжий код, конкурируя с обычными процессами клетки за место на белковых фабриках. Исследователи считают, что именно такое сочетание сдерживает распространение вируса. Вместо бойни, наблюдаемой в тканях человека, здесь возникает противостояние.

Исследователи обнаружили одинаковую сдержанность у двух типов клеток комаров – в одних клетках с включенной противовирусной защитой насекомого, в других – без нее. Поскольку закономерность сохранялась в обоих направлениях, замедление не зависит от этих защитных механизмов. Похоже, оно заложено в самой взаимосвязи.

Чтобы проверить, не является ли это особенностью вируса чикунгунья, команда повторила тест с вирусом Зика. Результат подтвердился. Генетический материал вируса Зика накапливался в клетках комаров, в то время как выработка белка оставалась низкой, как и в случае с вирусом чикунгунья.

Эти два вируса не являются близкими родственниками. Они принадлежат к разным семействам с различной генетической структурой, поэтому одинаковое поведение обоих предполагает нечто большее, чем просто совпадение.

Тот факт, что вирусы, находящиеся на разных участках раствора, попадают туда же, указывает на стратегию, выработанную за долгую историю взаимоотношений с комарами. Этот баланс выгоден вирусу. Если вирус поразит комара, он убьет и того, кто его перенесет, поэтому, если произвести ровно столько вируса, сколько необходимо, он сможет оставаться внутри живого, кусающего насекомого в течение нескольких недель.

Этот тихий пассажир – плохая новость для людей. Комар, постоянно зараженный инфекцией, остается активным распространителем.

Одно исследование показало, что комары, переносящие вирус денге, кусают чаще, втрое увеличивая количество передаваемого ими вируса – именно поэтому новое открытие предоставляет исследователям мишень для дальнейших исследований.

Диес и ее команда видят два способа помешать этому. Можно заставить вирус размножаться настолько быстро, чтобы убить комара, или же заблокировать его способность оставаться в организме — любой из этих способов может полностью остановить распространение болезни насекомым.

Пока это лабораторные исследования. Клетки комаров, а не целые насекомые. Никто пока не может по своему желанию повышать или понижать вирусную нагрузку комара. Тем не менее, новая картина ясна. Эти вирусы выживают, сдерживая себя, и именно эта сдержанность является слабым местом, на которое стоит нацеливаться.