У медали две стороны


«Как я встретил вашу маму…»

1 сезон 1 серия

Мир настолько удивителен, что иногда невольно думаешь о какой-то умной голове, которая его придумала до самых мелких деталей. Или наоборот. Никто ни о чем не думал и все получилось само собой по воле случая. Who knows?

Итак, внимание, вопрос! Рождались ли бы мы, если бы наши предки не болели инфекционными болезнями?

Стоп! Что это значит? Как так? Не болели – были бы здоровыми и счастливыми, а так болели, им было плохо, и как же потомство производить в таком состоянии? Болели – значит и умирали, а умирали – значит некому было бы нас рожать. Да? Вроде бы логично. Но, не так все просто как кажется.

Что же наталкивает на такой глобальный вопрос, вопрос о нашем появлении на свет? Гм… Скоро узнаете.

Поговорим о плаценте

Все мы знаем, что плацента — это временный орган, необходимый для питания плода через кровь матери и многого чего другого. А какое происхождение тканей плаценты? Это чисто «материнский» орган? Или он развивается из клеток зародыша?

Так вот. Плацента образуется из (рис. 1):

  1. наружного слоя клеток раннего эмбриона (этот слой клеток называется трофобласт);
  2. и слизистой оболочки матки (эндометрия).

То есть в плаценте потом осуществляется функционирование генетически разных тканей бок о бок. Можно сказать, что это физиологическая трансплантация. Но каким образом два организма решают проблему всех трансплантологов? Почему организм матери не отторгает эмбрион как чужеродный объект?

Be patient. Поехали дальше.

У человека и других млекопитающих (но далеко не всех) во время имплантации эмбрион замуровывается в слизистую оболочку матки. При этом некоторые клетки трофобласта сливаются, образуя многоядерную структуру – синцитий (от греч. syn — вместе и cytos – клетка). Так формируются два слоя: внешний слой трофобласта – синцитиотрофобласт и лежащий под ним слой неслившихся клеток – цитотрофобласт (рис. 2, а). Со временем эти два слоя принимают форму ворсинок, которые все больше и больше разветвляются, постепенно разрушают ткани эндометрия, в том числе и сосуды. В дальнейшем, ворсинки непосредственно контактируют с кровью матери, буквально купаются в ней, свободно плавая в заполненных ею пространствах – лакунах (рис. 2, в; рис. 3).

Все, что нужно эмбриону, впитывается через трофобласт и по сосудам, идущим потом через пуповину, попадает к детенышу, а все, что не нужно, выбрасывается в кровь матери. В общем, трофобласт (от греч. trophe – питание, и blastos – зародыш) – структура, через которую питательные вещества переходят от материнского организма к зародышу. Самым «приближенным» к маме является синцитиальный трофобласт. Именно он всегда самым первым «общается» с организмом матери, с момента имплантации и до конца беременности. От этого общения зависит, подружатся два организма или поссорятся и не уживутся вместе.

Ну хорошо. А зачем же сам синцитий? Чем он так важен? Почему клетки трофобласта начинают сливаться? Неужели они не могли бы выполнять свои функции, сохраняя между собой клеточный барьер?

Оставим пока этот вопрос. Немного переключим внимание.

Поговорим о вирусах

Вирусы – неклеточная форма жизни (кстати, споры по поводу права названия вирусов живыми, кажется, никогда не прекратятся). Чтобы размножаться и проявлять какую-то деятельность им нужно внедряться в другие организмы, то есть паразитировать. Для этого у каждого вируса есть свои приспособления. Рассмотрим их на примере ретровирусов, одного из многих семейств.

Итак, по порядку. Для начала вирусу нужно попасть в клетку. Ведь именно там находятся такие важные и необходимые для него «фабрики» и «материалы» (которых у него самого нет и с собой он их не унесет, но нагло воспользуется чужими) для синтеза белков, нуклеиновых кислот и всего того, из чего состоит вирус. Но не так-то просто пройти сквозь мембрану клетки, сама по себе она непроницаема для вирусов. И тут начинаются хитрости. На оболочке вируса присутствуют белки, кодируемые геном env (от англ. envelope – оболочка). Они-то и отвечают за связывание и проникновение в середину клетки. Каким образом? А вот каким. Для осуществления собственных функций, важных для целого организма и самой клетки, на поверхности каждой из них тоже есть белковые молекулы – рецепторы – в общем отвечающие за передачу сигналов тем или иным способом. Одна составляющая часть белка оболочки вируса (SUsurface subunit, рис. 4) имеет способность связываться с этими специфическими рецепторами и тем самым «цепляться» к клетке. Подумать только, вирус знает, чем пользуется хозяин и, подбирая ключи к замку, использует его же инструменты в своих целях.

Следующий этап – проникновение внутрь клетки путем объединения оболочки вируса и мембраны клетки. На это тоже нужны приспособления: другая белковая часть оболочки вируса – transmembrane subunit (TM) – одним концом постоянно прикреплена к мембране вируса, а другим, после связывания SU с рецептором клетки, погружается в мембрану клетки. Потом TM белок вируса «скручивается», стягивая мембраны вируса и клетки ближе друг к другу, что в последствии приводит к их слиянию.


Яркий конкретный пример – вирус иммунодефицита человека (ВИЧ, англ. HIV). Его белок оболочки имеет все характерные составляющие: SU для него это gp 120, а TM — белок gp41. Gp 120 взаимодействует с рецептором CD4 на поверхности некоторых клеток (рис.5). А gp41 способствует слиянию мембран вируса как показано в анимации здесь.


Раз уж мембраны слились, то содержимое вируса (генетическая информация в виде РНК, фермент обратная транскриптаза и другое) попадает в клетку. Там уже вначале происходит «копирование информации» с РНК на ДНК с помощью обратной транскриптазы (рис. 5). Полученый кусочек ДНК-копии встраивается в ДНК клетки хозяина. С этого момента информация с генов вируса вместе с другими клеточными генами считывается собственными системами клетки, и на основе этой информации синтезируется мРНК (этот процесс называется транскрипция). С помощью мРНК (mRNA) и с помощью клеточных синтезирующих структур синтезируются белки (как для клетки, так и для вируса). В общем получается, что вирус хитро пристраивается рядом с генами клетки и она, осуществляя собственную жизнедеятельность, сама того не замечая, работает и на благо вируса. Собственно говоря, такая способность встраиваться в геном хозяина – фишка ретровирусов. Кстати, они и называются «ретро» потому, что умеют синтезировать со своей РНК ДНК-копию (обратная транскрипция), тогда как обычная «прямая» транскрипция происходит в направлении ДНК → РНК.

Так вот, попал вирус в клетку, засел в ней и пользуется всеми ее ресурсами. Но некоторые из них, совсем нахалы, с помощью того же белка оболочки, могут объединять ресурсы нескольких клеток (!). Они заставляют их сливаться и образовывать… что бы вы думали?.. синцитий! Что? Синцитий?! Ага, ага, синцитий – (от греч. syn — вместе и cytos – клетка) – многоядерная структура, образованная путем слияния нескольких клеток. Но как это получается? Да запросто: после соединения с вирусом на поверхности инфицированных клеток остаются белки оболочки вируса. Взаимодействуя с соответствующими рецепторами на поверхности соседних клеток, они способствуют их слиянию, как-будто бы инфицированная клетка – это большой вирус (рис. 6).

Нда. Вот такие интересные дела. А, кстати, та встроенная вирусная ДНК, если повезет/не повезет, остается в клетке на всю жизнь. И когда клетка делится, то вирусная информация передается и дочерним клеткам. А если очень сильно повезет/не повезет и внедрение ДНК вируса в геном произойдет в клетке половой (одной из двух предшественниц нового организма, или яйцеклетке или сперматозоиде), то вирусные гены будут передаваться еще и от родителей к детям. И будут гулять так после смерти нас, наших детей, наших внуков, правнуков и пра-, пра-, пра-… Ах, как же прав Станислав Лем: «организмы для кода – суть щит и броня, постоянно осыпающиеся доспехи, и гибнут они для того, чтобы он мог существовать». «Но это уже совсем другая история…»

Вернемся к теме. Такие «оседлые» вирусы, содержащиеся в геноме, называются эндогенными ретровирусами – ЭРВ.

Ну, ну, ну. И что же? К чему мы это все клоним? Наверное, вы уже догадались. В геноме человека было найдено несколько генов, которые остались нам в наследство от вирусов и кодируют функциональные белки в плаценте, которые отвечают за слияние клеток в синцитий. И это касается именно тех самых генов белков оболочек – генов env.

Продолжение следует…


Перепечатывание только с письменного разрешения автора

Обговорення

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *