У детенышей млекопитающих нашли древнюю противовирусную защиту

Белковый комплекс на матричной РНК проводит проверку на идентичность совпадения с siRNA.
Стоп-кадр: Nature

Две группы биологов из Калифорнийского университета и Швейцарского технологического института в Цюрихе обнаружили, что у млекопитающих на ранней стадии развития работает эволюционно древняя система борьбы с вирусами. Ранее считалось, что у зверей в этом качестве РНК-интерференцию заменила система интерферона. Обе работы опубликованы в Science, там же появилась редакционная статья с их обзором. Об открытии также пишет Nature.

У беспозвоночных и растений противовирусная защита, основанная на РНК-интерференции, работает следующим образом. Она основана на том, что вирусы в ходе жизненного цикла часто прибегают к синтезу двуцепочечных РНК, которых в здоровой клетке нет. Такие молекулы распознаются как «вражеские» и нарезаются на маленькие 22-нуклеотидные фрагменты (siRNA) ферментом дайсер. Затем siRNA захватываются в большой белковый комплекс и используются им как «черные метки»: вся РНК, которая полностью совпадает с ними по последовательности, уничтожается.

В клетках млекопитающих РНК-интерференция тоже работает, но только частично. Известно, что у них при искусственной инъекции в клетки siRNA соответствующие РНК обычно разрушаются, однако вирусные двуцепочечные РНК сами клетки обычно не могут нарезать на siRNA. Дайсер у них фактически не работает, хотя и присутствует в клетке. Вместо этого у млекопитающих активируется интерфероновый путь противовирусной защиты.

Одна из двух групп ученых показала на мышатах, что РНК-интерференция у млекопитающих на самом деле работает в полном объеме и защищает клетку от вирусов, но происходит это только на первой неделе жизни. В ходе экспериментов биологи заражали животных вирусом Нодамура, РНК-вирусом, который содержит белок B2, ингибирующий дайсер. Выключение фермента приводило к тому, что все мышата умирали от инфекции. Если же из генома вируса был удален этот белок, то зараженные клетки могли с вирусом справиться и выживали.

Вторая группа получила сходные результаты на эмбриональных стволовых клетках мышей. Результат их заражения также сильно зависел от наличия у вируса ингибирующего дайсер белка. Когда его не было (или он был мутирован), вирус не мог размножатся. При этом секвенирование РНК обнаруживало множество противовирусных siRNA. Отсутствующий белок B2 можно было заменить и аналогом из другого вируса — чем был выключен дайсер, не имело значения.

Все эти результаты, по словам ученых, говорят о наличии у млекопитающих на ранних стадиях развития полноценной системы противовирусной РНК-интерференции. В ходе развития она, однако, заменяется системой интерферона. В аналогичных опытах на взрослых мышах наличие ингибирующего дайсер белка никак не помогало вирусу — животные выживали именно за счет интерферона и его сигнальной системы.

РНК-интерференция является одним из самых консервативных противовирусных механизмов в живой природе. В настоящее время она используется для выключения нужных генов и в исследованиях, и в медицине. За ее открытие в 2006 году Эндрю Файеру и Крейгу Меллоу была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине.