Карин Мёллинг - Вирусы: Скорее друзья, чем враги

Помимо врожденной иммунной системы у нас есть еще одна – адаптивный, или приобретенный, иммунитет, который обусловливает производство специфических антител, иммуноглобулинов. Антитела обладают высокой специфичностью и распознают белки (антигены) на поверхности антиген-презентирующих клеток, независимо от их происхождения: из проникающих в организм вирусов или из собственных «изменившихся» клеток. Связывание между антигеном и антителом – самое сильное известное в биологии взаимодействие.

Для производства антител существует примерно 1000 генов. Однако за счет комбинаторных эффектов может получиться до 2,6 млн различных антител, а в результате последующих мутаций их становится несколько миллиардов. Невероятно эффективная система амплификации! Такое разнообразие сегментов ДНК основано на системе «вырезать и вставить» транспозонов и разноцветных кукурузных зерен Макклинток, о чем шла речь выше (см. главу 7). В действительности разнообразие антител связано с эволюцией «прыгающих» генов и является следствием действия транспозируемых элементов. Транспозоны – дальние родственники вирусов, которые являются поставщиками ферментов, необходимых для функционирования механизма «вырезать и вставить» – молекулярных «ножниц», ферментов для расщепления и транспозазы. Это должно служить звоночком для внимательного читателя: наша иммунная система создана вирусами!

В самом деле, и в иммунной системе, и в вирусах присутствуют одни и те же ферменты; просто они называются по-разному, поскольку изначально никто не определял взаимоотношения между транспозонами, ретровирусами и иммунной системой.

Иммунная система действует не только против вирусов, но и против любых других «инородных» антигенов. Чтобы достичь этого, понадобилось несколько миллионов лет. Наша уникально сложная иммунная система в итоге получилась из вирусных элементов. В принципе, очень легко понять, что вирусы сами способствовали противовирусной защите. В конце концов, все они проникают в клетку со своим набором генов, поставляют их в клетку и, как правило, одновременно с этим предотвращают попадание в клетку других вирусов, пока не завершат собственную репликацию. Клетка не располагает достаточными ресурсами для производства большого потомства более чем одного входящего вируса. Кроме того, ретровирусные элементы уже интегрированы в геном хозяина; они очень универсальны и способны быстро меняться. Они присутствуют как дополнительные гены. После проникновения вируса в клетку инфицирующий вирус сразу же начинает осуществлять иммунную защиту. В случае с ретровирусами шаг от инфекции к противовирусной защите минимален, поскольку вирусы интегрируются и становятся частью клетки. Это простой пример отрицательной обратной связи. Мы должны быть признательны вирусам за нашу противовирусную защиту. Это довольно впечатляющий пример. Когда все это началось? 800 млн лет назад? ( Антитела являются следствием V(D)J-рекомбинации генов иммуноглобулина, где V – переменная величина, D – диверсифицирующая составляющая, а J – присоединение. Молекулярные «ножницы», необходимые для рекомбинаций, это молекулы (RAG-1 и 2, гены, активирующие рекомбинацию), эволюционировавшие из транспозонов и связанные с неоднократно ранее упоминавшимися «ножницами», типичная триада трех аминокислот (DDE) в их активном центре, как в ретровирусных молекулярных «ножницах» РНКазе Н.)

В лучшем случае антитела связываются с поверхностью вируса и нейтрализуют вирус, в силу чего он более не способен инфицировать хозяина. Существуют вакцины, нейтрализующие вирусы-возбудители натуральной оспы, полиомиелита, кори, бешенства и свинки, а также в определенной степени вирусы гриппа. По-видимому, вакцина против одного из четырех штаммов вируса Эбола недавно оказалась эффективной. Создатели большинства вакцин не имели представления о молекулярной биологии вирусов. Людям делали инъекции убитыми вирусами с целью активировать иммунный ответ. Часто вакцины оказываются эффективными, но только не в случае ВИЧ. Он слишком изменчив. В настоящее время полным ходом идут экспертные молекулярно-биологические исследования, и по прошествии нескольких десятилетий, возможно, появится надежда на успех. Нам бы хотелось получить вакцину от ВИЧ, ведь, как свидетельствует история, вакцина – лучший способ борьбы с вирусной инфекцией.

Иммунный ответ может сохраняться всю жизнь, если формируются клетки памяти. В этом случае нет необходимости в трудоемкой перестройке гена (механизм «вырезать и вставить»), так как они уже запрограммированы и могут сразу же размножаться. Поэтому при появлении известного антигена клетки начинают быстро реагировать. Наша иммунная система может давать не только быстрый врожденный неспецифический ответ, но и второй – медленный высокоспецифический адаптивный иммунологический ответ. Вероятно, более старой является быстрая и неточная реакция. Пока человек здоров, он ни на что не обращает внимания. Однако людям с поврежденной иммунной системой, как, например, при иммунодефиците у детей, приходится жить в стерильных «палатках», чтобы не заразиться микробами или вирусами. Кроме того, трансплантация органов оказывается неэффективной из-за отторжения иммунной системой инородных тканей и клеток, поэтому, чтобы трансплантируемый орган прижился, нужно подавлять иммунитет реципиента. При ВИЧ вирус инфицирует иммунные клетки, необходимые для нашей иммунной защиты. Т-лимфоциты имеют существенное значение в функционировании адаптивной иммунной защиты, и именно эти клетки уничтожаются ВИЧ, что приводит к подавлению иммунитета и развитию СПИДа.

В данном случае возможно следующее пояснение: полагаю, что функционирование нашей иммунной системы сходно с процессом принятия решений. Инстинкт нам нужен для так называемого внутреннего чутья: быстрые, практически неосознанные решения исходно защищают человека от смертельной опасности, а затем побуждают его убежать, в отличие от осознанных решений, которые принимаются после взвешивания всех за и против – такие решения носят более конкретный характер и требуют больше времени. Кроме того, у нас есть память, как у иммунной системы. Подобные аналогии поразительны. Взять, например, книгу «Думай медленно… Решай быстро» [17] Канеман Д. Думай медленно… Решай быстро. – М.: АСТ: Neoclassic, 2017. – безусловно, это совсем не об иммунном ответе. Но я и никогда не слышала об участии транспозонов в принятии нами решений. Известно о «прыжках» LINE в клетках головного мозга во время эмбриогенеза и о том, что это может привести к генетическому разнообразию. Влияют ли «прыгающие» гены на наши решения?