Биологи нашли принципиально новый механизм клеточной борьбы с вирусами

Американские микробиологи описали неизвестный ранее механизм защиты эукариотических клеток от вирусов. Выяснилось, что эндонуклеаза Drosha, ответственная за формирование микроРНК, умеет выходить из ядра клетки и непосредственно блокировать репликацию РНК-вирусов. Исследование опубликовано в Nature.

Возникновение эукариот и наличие у них внутренних мембранных структур обусловило разнообразие РНК-вирусов. Соответственно, сразу же появилась и необходимость от них защищаться. В настоящее время известно два основных способа эукариотической защиты от вирусов - более ранняя с точки зрения эволюции РНК-интерференция и система защиты с помощью интерферонов, характерная для позвоночных.

РНК-интерференция осуществляется за счет узнавания двухцепочечных чужеродных РНК-структур в клетке и «натравливания» специальных молекулярных машин на другие такие же структуры, в результате чего РНК вирусов разрезается и инфекция блокируется. Интерфероны — белки, которые способны передавать сигнал между клетками в ответ на воздействие патогена, «предупреждая» соседей об опасности и заставляя их переключиться в режим защиты от вирусов (в частности, блокируется репликация нуклеиновых кислот и синтез белков), а также активируя иммунную реакцию.

Ученые обнаружили третий эукариотический механизм борьбы с вирусной инфекцией, который осуществляется с помощью молекул Drosha. Это белок, относящийся к семейству рибонуклеаз III (RNase III), аналоги которого имеются у всех живых организмов. Он задействован в процессах созревания и разрушения многих клеточных РНК, в том числе, это важнейший фактор формирования микроРНК (участвующих, в том числе, в процессах РНК-интерференции), а также, например, рибосомальных РНК.

Выяснилось, что при возникновении вирусной инфекции Drosha способен выходить из ядра, находить чужеродные РНК со «шпильками» и действовать как зажим, стерически препятствуя работе РНК-полимераз. В результате нарушается репликация одноцепочечных (+) вирусов («плюс» в данном случае подразумевает группу вирусов, одноцепочечная РНК которых представлена кодирующей цепью).

Ученые показали, что клетки с выключенным геном, кодирующим Drosha, реагируют на вирус гораздо слабее, и он быстрее размножается внутри них. Это работало именно с одноцепочечными (+) РНК-вирусами, такими, как вирус Синдбис. Последующий анализ показал, что подавление вирусной инфекции с помощью Drosha и его аналогов происходит в клетках растений, членистоногих, рыб, млекопитающих и других организмов, и, по-видимому, является совершенно универсальным и довольно древним способом эукариотической вирусной защиты.

Отдельно стоит отметить, что белки семейства RNase III встречаются в составе некоторых CRISPR-систем (которые являются прокариотической системой защиты от вирусов); кроме того, как мы уже говорили выше, Drosha участвует в формировании микроРНК, задействованных, в том числе, в процессах РНК-интерференции. По-видимому, механизмы защиты от вирусов в ходе эволюции были сложным образом переплетены. Ученые считают, что Drosha вначале был ответственен только за работу с собственными РНК клетки, но умение распознавать РНК позволило ему научиться работать и с чужеродными РНК тоже. В клетках позвоночных, обладающих продвинутой системой интерферонной защиты, Drosha все равно «бросается» на недружественные РНК, подобно собаке, инстинктивно бегущей за брошенной палкой.

А о разработанном для сельского хозяйства «РНК-спрее», подавляющем вирусные инфекции у растений за счет РНК-интерференции, можно почитать здесь.

Анна Казнадзей