У медалі дві сторони


або «Як я зустрів вашу маму…»

1 сезон 1 серія

Світ настільки дивовижний, що іноді мимоволі думаєш про якусь розумну голову, яка його придумала до найдрібніших подробиць. Чи навпаки. Ніхто ні про що не думав і все вийшло само собою. Who knows?

Отже, увага, питання! Чи народжувалися б ми, якби наші предки не хворіли на інфекційні хвороби?

Стоп! Що це означає? Як так? Не хворіли б – були б здоровими і щасливими, а так хворіли, їм було погано, і як же давати потомство у такому стані? Хворіли – значить і помирали, а помирали – значить нікому було б нас народжувати. Так? Начебто логічно. Але, не так все просто як здається.

Що ж наштовхує на таке глобальне питання, питання про нашу появу на світ? Гм … Трохи терпіння. Скоро дізнаєтеся.

Поговоримо про плаценту

Всі ми знаємо, що плацента – це тимчасовий орган, необхідний для живлення плоду через кров матері і багато чого іншого. А яке походження тканин плаценти? Це чисто «материнський» орган? Чи він розвивається з клітин зародка?

Так ось. Плацента утворюється з (рис. 1):

  1. зовнішнього шару клітин раннього ембріона (цей шар клітин називається трофобласт);
  2. та слизової оболонки матки (ендометрію).

Тобто, плацента – орган, що має своє походження, як від клітин ембріона, так і клітин матері. Отже, потім здійснюється функціонування генетично різних тканин пліч-о-пліч. Можна сказати, що це фізіологічна трансплантація. Але яким чином два організми вирішують проблему всіх трансплантологів? Чому організм матері не відштовхує ембріон як чужорідний об’єкт?

Be patient. Поїхали далі.

У людини та інших ссавців (але далеко не у всіх) під час імплантації ембріон вмуровується у слизову оболонку матки. При цьому деякі клітини трофобласту зливаються, утворюючи багатоядерну структуру – синцитій (від грец. Syn – разом і cytos – клітина). Так формуються два шари: зовнішній шар трофобласта – синцитієтрофобласт і шар незлитих клітин, що розташований під ним – цитотрофобласт (рис. 2, а). Згодом ці два шари приймають форму ворсинок, які все більше і більше розгалуджуються, поступово руйнують тканини ендометрію в ділянці імплантації, в тому числі і судини. В подальшому, ворсинки безпосередньо контактують з кров’ю матері, буквально купаються в ній, вільно плаваючи в заповнених нею просторах – лакунах (рис. 2, в; рис. 3).

Все, що потрібно ембріону, всмоктується через трофобласт і по судинах, що йдуть через пуповину, потрапляє до дитинчати, а все, що не потрібно, викидається в кров матері. Загалом, трофобласт (від грец. Trophe – харчування, і blastos – зародок) – структура, через яку поживні речовини переходять від материнського організму до зародка. Найбільш «наближеним» до мами є синцитіальний трофобласт – той шар, у якому клітини злились. Саме він, як дипломат, завжди найпершим «спілкується» з організмом матері, починаючи з моменту імплантації і до кінця вагітності. Від цього спілкування залежить, потоваришують ці два організми чи посваряться і не зможуть жити разом.

Ну добре. А навіщо ж сам синцитій? Чим він такий важливий? Чому клітини трофобласту починають зливатися? Невже вони не могли б виконувати свої функції, зберігаючи між собою клітинний бар’єр?
Залишимо поки це питання. Трохи перемкнемо увагу.

Поговоримо про віруси

Віруси – неклітинна форма життя (до речі, суперечки з приводу права вірусів називатися живими, здається, ніколи не припиняться). Щоб розмножуватися і здійснювати якусь діяльність їм потрібно проникати в інші організми, тобто паразитувати. Для цього у кожного вірусу є свої пристосування. Розглянемо їх на прикладі ретровірусів, одного з багатьох сімейств вірусів.

Отже, по порядку. Для початку вірусу потрібно потрапити в клітину. Адже саме там знаходяться такі важливі і необхідні для нього «фабрики» і «матеріали» (котрих у нього самого немає і з собою він їх не може носити, але нахабно скористається чужими) для синтезу білків, нуклеїнових кислот і всього того, з чого складається вірус . Але не так просто проникнути крізь мембрану клітини, сама по собі вона непроникна для вірусів. І тут починаються хитрощі. На оболонці вірусу присутні білки, які кодуються геном env (від англ. Envelope – оболонка).

Саме вони і відповідають за зв’язування з клітиною і проникнення в середину неї. Одна складова частина цих білків, яка називається SU (surface subunit, рис. 4), зв’язується з білками, що знаходяться на поверхні клітини – рецепторами. Тобто білками, які клітина використовує для здійснення власних функцій, важливих для всього організму і самої клітини.  Рецептори в клітині необхідні вцілому для передачі сигналів між клітинами. А вірус, якби знаючи чим користується господар і підбираючи ключі до замку, використовує ці рецептори для входу.

Наступний етап – проникнення всередину клітини шляхом об’єднання оболонки вірусу і мембрани клітини. Для цього теж потрібні пристосування: інша білкова частина оболонки вірусу – transmembrane subunit (TM) – одним кінцем постійно прикріплена до мембрани вірусу, а іншим, після зв’язування SU з рецептором клітини, занурюється в мембрану клітини. Потім TM білок вірусу «скручується», тягнучи мембрани вірусу і клітини ближче один до одного, що надалі призводить до їх злиття.


Яскравий конкретний приклад – вірус імунодефіциту людини (ВІЛ, англ. HIV). Білок його оболонки має всі характерні складові: SU у нього це gp 120, а TM – білок gp41. Gp 120 взаємодіє з рецептором CD4 на поверхні деяких клітин (рис.5). А gp41 сприяє злиттю мембран вірусу як показано в анімації тут.


Як тільки мембрани злилися вміст вірусу (генетична інформація у вигляді РНК, фермент зворотна транскриптаза та інше) потрапляє в клітину. А вже там спочатку відбувається «копіювання інформації» з РНК на ДНК за допомогою зворотної транскриптази (рис. 5). Отриманий шматочок ДНК-копії вбудовується в ДНК клітини господаря. З цього моменту інформація з генів вірусу разом з іншими клітинними генами зчитується власними системами клітини, і на основі цієї інформації синтезується мРНК (цей процес називається транскрипція). За допомогою мРНК (mRNA) і за допомогою клітинних структур синтезуються білки (як для клітини, так і для вірусу). Загалом виходить, що вірус хитро прилаштовується поруч з генами клітини і вона, здійснюючи власну життєдіяльність, сама того не помічаючи, працює і на благо вірусу. Власне кажучи, така здатність вбудовуватися в геном хазяїна – фішка ретровірусів. До речі, вони і називаються «ретро» тому, що вміють синтезувати зі своєї РНК ДНК-копію (зворотна транскрипція), тоді як звичайна «пряма» транскрипція відбувається в напрямку ДНК → РНК.

Так ось, потрапив вірус у клітину, добре в ній влаштувався і користується усіма її ресурсами. Але деякі з вірусів, зовсім нахаби, за допомогою того ж білка оболонки, можуть об’єднувати ресурси декількох клітин (!). Вони змушують їх зливатися і утворювати … що б ви думали? .. синцитій! Що? Синцитій ?! Ага, ага, синцитій – багатоядерну структуру, утворену шляхом злиття кількох клітин. Але як це виходить? Запросто! Після з’єднання з вірусом на поверхні інфікованих клітин залишаються білки оболонки вірусу. Взаємодіючи з відповідними рецепторами на поверхні сусідніх клітин, вони сприяють їх злиттю, так, начебто інфікована клітина – це великий вірус (рис. 6).

Ось такі цікаві справи. До речі, та вбудована вірусна ДНК, якщо пощастить/не пощастить залишається в клітині на все життя. І коли клітина ділиться, то вірусна інформація передається і дочірнім клітинам. А якщо дуже сильно пощастить/не пощастить і вбудовування ДНК вірусу в геном відбудеться у клітині статевій (одній з двох попередниць нового організму, або в яйцеклітині, або у сперматозоїді), то вірусні гени будуть передаватися ще і від батьків до дітей. І будуть гуляти так після смерті нас, наших дітей, наших онуків, правнуків і пра-, пра-, пра- … Ох, як же влучно каже Станіслав Лем: «організми для коду – лише щит і броня, обладунки, що постійно обсипаються. І гинуть вони для того, щоб він міг існувати». «Але це вже зовсім інша історія …»

Повернімося до теми. Такі «осілі» віруси, що містяться в геномі, називаються ендогенними ретровірусами – ЕРВ.

Ну, ну. І що ж? До чого ми хилимо? Напевне, ви вже здогадалися. У геномі людини було знайдено кілька генів, які залишилися нам у спадок від вірусів і кодують функціональні білки в плаценті, які відповідають за злиття клітин у синцитій. І це стосується саме тих генів білків оболонок – генів env.

Далі буде…

Обговорення

Залишити відповідь

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