» » Вирусная «буква»

Вирусная «буква»

Многие бактериальные вирусы используют альтернативный генетический алфавит, тем самым обманывая защитные противовирусные системы бактерий.

Генетический алфавит состоит из пяти букв: А, Т, G, C и U. Буквы обозначают азотистые основания: аденин, тимин, гуанин, цитозин и урацил. Азотистые основания соединяются с сахаром (рибозой или дезоксирибозой) и остатком фосфорной кислоты, и в таком виде встраиваются в цепь нуклеиновой кислоты – ДНК или РНК. Последовательность ДНК – это чередующиеся А, Т, G и C, в РНК вместо тимина (Т) стоит урацил (U). ДНК представляет собой двойную спираль, и последовательности букв двух цепей соединены друг с другом водородными связями. А всегда стоит напротив Т – между ними образуется две водородные связи. G стоит напротив С – между ними образуется три водородные связи.

Вирусная «буква»
Бактериофаги на бактериальной клетке. (фото: iLexx / Depositphotos) Открыть в полном размере ‹ ›

У генетических букв могут быть разнообразные химические модификации, но в любом случае число связей в паре остаётся одно и то же. Но в 1977 году исследователи из Московского государственного университета опубликовали в Nature статью, в которой описывали странную ДНК бактериофага S-2L, поражающего цианобактерий. У этого бактериофага в паре с тимином (Т) стоят не аденин (А), а другое азотистое основание под названием 2-аминоаденин, которое для краткости назвали Z. Между Z и Т было не две водородные связи, а три. Не все тимины в ДНК фага стояли в паре Z, но большинство. И учитывая тройную связь между ними, всё выглядело так, как будто вирус использовал альтернативную версию генетического кода.

До поры до времени бактериофаг S-2L считался просто странной аномалией, уникальной в своём роде. Стоит ли обращать на него особое внимание, если все остальные организмы – вирусы, бактерии, грибы, растения, животные – используют обычный набор А, Т (U), G и C? Но на самом деле альтернативный алфавит оказался гораздо более распространён, чем это могло показаться на первый взгляд.

В конце 90-х годов сотрудники Института Пастера прочитали геном фага S-2L, чтобы узнать, откуда у него вообще берётся такая необычная генетическая буква. Им удалось найти некий ген purA – он кодировал фермент, который участвовал в синтезе аденина и который создавал фагу букву Z (ещё раз скажем, что основание Z – производное обычного аденина (А)). Спустя несколько лет похожий ген обнаружили у бактериофага, поражающего бактерий рода Vibrio. В ДНК этого вируса тоже была нестандартная генетическая буква. Бактерий рода Vibrio и их фагов выращивать проще, чем цианобактерий и фаг S-2L, так что теперь удалось больше узнать о механизме синтеза альтернативной буквы. В вышедшей на днях статье в Science исследователи из Института Пастера описывают структуру и функции фермента PurZ, который во многом похож на фермент PurA у фага S-2L и который помогает второму фагу получить азотистое основание Z. Более того, гены purZ обнаружились и у других бактериофагов.

Синтез новых молекул ДНК выполняет белок ДНК-полимераза, которая по мере надобности выхватывает из окружающего раствора молекулы-буквы А, Т, G и С. Но если вместо обычного А вокруг плавает Z? Фермент должен уметь обращаться с нестандартной буквой. В другой статье, тоже опубликованной в Science сотрудники Института Пастера вместе с коллегами из Германии, Бельгии и США описывают вирусные гены, которые кодируют альтернативные ДНК-полимеразы – эти версии фермента как раз способны манипулировать буквой Z. Специальная ДНК-полимераза есть не у всех фагов, которые используют Z, и, возможно, у тех, у кого её нет, обычный фермент каким-то образом справляется с нестандартной буквой.

Но насколько вообще распространён альтернативный алфавит? Уже понятно, что фаг S-2L, с которого всё начиналось, не такое уж исключение. Но сколько таких фагов есть на свете – два, три, десяток? На этот вопрос попытались ответить исследователи из Тяньцзиньского университета и других научных центров США, Китая и Сингапура, при участии Ивана Худякова из Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии (который был одним из соавторов статьи в Nature о необычном геноме фага S-2L).

Они проанализировали геномы множества фагов, и обнаружили, что белки, которые нужны для работы с азотистым основанием Z, есть как минимум у нескольких десятков бактериофагов. Более того, некоторые вирусы перенастраивают бактериальные ферменты, чтобы они помогали синтезировать Z, а специальные вирусные белки понижают уровень «стандартной» буквы А в бактериальной клетке, чтобы она не попала в их геном. Эти результаты описаны в третьей статье, тоже опубликованной в Science.

Зачем вирусам понадобился изменённый генетический алфавит? Дело в том, что у бактерий есть особые ферменты, которые защищают их от вирусного вторжения. Когда в бактериальной клетке появляется фаговая ДНК, эти ферменты её узнают и разрушают. Но если в фаговой ДНК вместо буквы А стоит буква Z, то бактериальные защитные ферменты оказываются бессильны, и вирус может спокойно размножаться дальше.

04 май 2021 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

ВИЧ узнают по его делам

Иммунные клетки способны узнавать белок ВИЧ не по его внешности, а по его поступкам.

Как клетки едят вирусы

Избавиться от вирусной инфекции клетка может с помощью альтернативного мусороуборочного механизма.

Гигантские вирусы умеют прятаться в хозяйской ДНК

Вирусы-гиганты, как и обычные вирусы, способны встраиваться в геном своего хозяина.

Бактериофаги участвуют в планетарном круговороте серы

Изучив пробы, содержащие сероокисляющие бактерии SUP05, ученые обнаружили в их геномах участки вирусных ДНК, кодирующих ферменты, участвующие в окислении серы. Этот элемент генома вирусы используют,

12 фактов о языках мира

1. Самый длинный алфавит в мире — камбоджийский. В нём 74 буквы.

Интересные факты про буквы

В настоящее время в мире используется 65 разных алфавитов. Самый богатый из них — кхмерский, в нём 72 буквы, а самый экономный — алфавит одного из языков Папуа-Новой Гвинеи, которому достаточно 11
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Как работает бумеранг и кто его изобрел?В Перу обнаружили древние захоронения — какие секреты хранят останки?Самый большой клад золотых монет в Великобритании«Оргонный накопитель» Вильгельма РайхаТайны космоса: вселенская панспермия?Насыпь в крепостьРечь и орудийная деятельность контролируются единым центром в базальных ядрахСпециализированные опылители способствуют сохранению редких растений