НЕГЕНЕТИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВИРУСОВ

НЕГЕНЕТИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВИРУСОВ — взаимодействия вирусов на уровне продуктов генов при одновременном попадании в клетку вирионов различных вирусов. Различные формы взаимодействия вирусов в клетке условно подразделяют на два основных вида: первый — генетические взаимодействия вирусов на уровне геномов; второй — негенетические взаимодействия на уровне продуктов гена. При Н. в. в. может иметь место «помощь» одного вируса другому (комплементация, негенетическая реактивация, вирусы-помощники); образование вирионов, построенных из белков двух родительских вирусов, но обладающих геномом одного штамма (фенотипическое смешение), либо вирионов, в к-рых геном одного вируса заключен в капсид, построенный из белков другого вируса (маскирование генома), угнетение размножения одного вируса другим (нек-рые виды интерференции). При генетических взаимодействиях вирусов возникают вирусы с новыми генетическими признаками, унаследованными от обоих родителей, в то время как при негенетических взаимодействиях вирусов изменения носят временный характер и не наследуются в потомстве. Изучение проявлений Н. в. в. и механизмов, лежащих в основе этих взаимодействий, имеет большое значение как для понимания механизмов репродукции вирусов (см. Вирусы), так и для разработки новых методов борьбы с вирусными заболеваниями.

Н. в. в.— явление, часто встречающееся в естественных условиях и представляющее большое биол, и мед. значение. Зачастую организм одновременно инфицируется несколькими вирусами, а в ряде случаев острая инфекция проходит на фоне латентного существования другого вируса. Н. в. в. в таких условиях, приводящие к интерференции или усилению репродукции, могут оказывать существенное влияние на течение и исход заболевания. С другой стороны, существование нек-рых вирусов в природе (напр., вирусов-сателлитов) оказалось возможным только благодаря их негенетическим взаимодействиям с вирусами-помощниками. Большое биол, значение имеет феномен фенотипического смешения, в ре~ зультате к-рого вирусы способны изменять спектр клеток-хозяев, а образование псевдотипов может способствовать проникновению генома вирусов в клетки, полностью резистентные для партнера, геном к-рого входит в состав псевдотипов. Возможность негенетической реактивации важно учитывать при изготовлении инактивированных вакцин, если в качестве инактивирующего агента используется препарат, разрушающий вирусные белки, но не геном вируса.

Комплементация

При комплементации происходит взаимодействие двух вирусов, из к-рых у одного ген и кодируемый им продукт (белок) дефектен, и функцию этого продукта выполняет соответствующий белок второго недефектного вируса. В результате «помощи» этого белка дефектный вирус способен образовывать инфекционные вирионы.

В комплементации могут участвовать два вируса, каждый из к-рых имеет дефект в различных генах и кодируемых ими белках, или два вируса, из к-рых дефектен лишь один. Такая комплементация, когда оба участвующих в ней вируса помогают друг другу, называется ре-ципрокной (двусторонней). Если помощь в репродукции осуществляется лишь по отношению к одному из участвующих партнеров, комплементация называется нереципрокной (односторонней).

Наиболее изучена реципрокная комплементация в случае взаимодействия между мутантами родственных вирусов (особенно на примере условно-летальных мутантов). В этом случае клетки, инфицированные двумя изучаемыми мутантами вирусов, инкубируют в условиях, при к-рых каждый из вирусов, используемых для заражения индивидуально, не образует инфекционных вирионов (неразрешающие условия). Если мутационные повреждения у исследуемых мутантов расположены в различных генах, функцию мутантного белка одного вируса способен выполнять аналогичный немутантный белок другого. В результате имеет место определенный уровень образования инфекционного вируса. Однако, если у обоих мутантов поврежден один и тот же ген и соответственно один и тот же белок, система оказывается неактивной, и выход вируса при одновременной инфекции клеток двумя мутантами не превышает суммарный урожай инфекционного вируса при заражении клеток каждым мутантом.

Реципрокная комплементация может быть двух типов — межгенная и внутригенная. Межгенная (неаллельная) комплементация происходит при взаимодействии двух вирусов, имеющих мутационные повреждения различных генов; в этом случае продукт недефектного гена одного мутанта осуществляет функцию соответствующего продукта дефектного гена мутанта и наоборот. Внутригенная (аллельная) комплементация наблюдается, когда определенный функц, белок построен из идентичных субъединиц — мономеров. Если у двух вирусов наблюдается мутация в одном и том же гене, но в различных его участках, образующиеся продукты — мономеры этих вирусов могут обладать неодинаковьш дефектом. При одновременном размножении в клетке двух таких мутантов объединение мономеров с различным дефектом в полимерный продукт способно привести к взаимной компенсации повреждений с восстановлением (по крайней мере частично) утраченной функции. Подобный вид комплементации вирусов встречается весьма редко; он описан пока лишь в опытах с ДНК-co держащими бактериофагами и с вирусом гриппа.

Нереципрокная комплементация наблюдается при взаимодействии дефектных вирусов с вирусами-помощниками. Существуют вирусы, не способные вследствие дефекта или даже отсутствия определенного белка, необходимого для репродукции вируса, осуществлять в определенных линиях клеток или в любых клеточных системах продуктивную инфекцию с образованием инфекционных вирионов. Такие вирусы могут размножаться и сохраняться в природе только в случае нереципрокной комплементации, осуществляемой соответствующим белком вируса-помощника. Нередко существует природная ассоциация дефектного вируса и вируса-помощника (напр., аденоассоциированные вирусы и аденовирус); в этом случае дефектный вирус называют вирусом-сателлитом вируса-помощника.

Комплементация (спасение) дефектных вирусов вирусами-помощниками может иметь место как между близкородственными вирусами, так и между неродственными вирусами. Примером первого вида спасения дефектных вирусов могут быть взаимоотношения между онковирусами. Так, вирус саркомы Рауса (вирус лейкоза птиц) и вирус саркомы Молони (вирус лейкоза мышей) образуют инфекционные вирионы только в том случае, если в клетке одновременно присутствует вирус-помощник, к-рым служит какой-либо другой вирус лейкоза птиц или мышей соответственно. Примером комплементации между неродственными вирусами может служить взаимоотношение парвовирусов и аденовирусов. Так, парвовирусы подрода А (вирус крыс и вирус Н-1) способны образовывать инфекционное потомство в определенных видах клеток только при одновременном заражении этих клеток аденовирусом человека, к-рый является в данной системе вирусом-помощником. Парвовирусы подрода В (аденоассоциированные вирусы) не способны размножаться в любой системе клеток без присутствия вируса-помощника, к-рым является аденовирус. Еще одним примером комплементации между неродственными вирусами является взаимодействие вируса некроза табака с вирусом-сателлитом некроза табака; для репликации РНК вируса-сателлита необходимы ферменты, индуцируемые вирусом некроза табака, к-рый служит вирусом-помощником.

Негенетическая реактивация

Негенетическая реактивация представляет собой разновидность нереципрокной комплементации. При этом феномене вирус, утерявший инфекционность в результате прогревания или другой обработки, разрушающей вирусные белки, но не геном вируса, может восстановить инфекционность в клетке за счет комплементации с другим родственным вирусом. Негенетическая реактивация (феномен Берри — Дедрика) впервые описана при изучении покс-вирусов. Было обнаружено, что при заражении кроликов смесью инактивированного теплом вируса миксомы и нативного вируса фибромы в потомстве обнаруживается не только вирус фибромы, но и вирус миксомы. Впоследствии этот феномен был выявлен при взаимодействии других представителей поксвиру-сов, причем инактивированных не только теплом, но и мочевиной или эфиром. Удалось установить, что у инактивированного поксвируса разрушается белок вириона, необходимый для транскрипции мРНК, которая кодирует белок, осуществляющий поздний этап депротеинизации вируса. У второго партнера (нативного вируса) этот белок сохранен и обеспечивает синтез мРНК и соответствующего белка, к-рый осуществляет депротеинизации) как нативных, так и инактивированных вирионов. Феномен негенетической реактивации характерен не только для поксвирусов; он был описан также в опытах с иридовирусами и аденовирусами.

Фенотипическое смешение

При одновременной инфекции клеток двумя вирусами могут образовываться вирионы, построенные из структурных белков обоих вирусов, но содержащие геном лишь одного родительского штамма. Такие вирионы могут обладать фенотипическими признаками обоих родителей (напр., антигенной специфичностью, устойчивостью к нагреванию, способностью к репродукции в различных клетках-хозяевах, специфической интерференцией и т. п.), однако их потомство наследует свойства лишь того родителя, геном к-рого содержится в вирионе. В состав вирионов, дающих феномен фенотипического смешения, могут входить капсомеры, состоящие из полипептидов, кодируемых обоими совместно выращиваемыми вирусами, либо вирионы могут содержать уже полностью сформированные капсомеры каждого из двух родительских вирусов. Впервые явление фенотипического смешения было описано при смешанной инфекции четных бактериофагов. В дальнейшем этот феномен был обнаружен в опытах с вирусами человека и животных, в частности при смешанной инфекции ортомиксовирусов, парамиксовирусов, онковирусов, альфа-вирусов, пикорнавирусов, герпесвирусов, аденовирусов и других, а также при совместном культивировании вирусов растений. Феномен фенотипического смешения удается наблюдать не только при совместном размножении двух родственных вирусов, но и более отдаленных по свойствам (напр., вирусов полиомиелита и Коксаки, вирусов ящура и энтеровируса крупного рогатого скота, вирусов кори и Сендай) и даже вирусов, относящихся к различным родам (напр., при совместном культивировании ортомиксовирусов и онковирусов, ортомиксовирусов и парамиксовирусов или рабдовирусов и парамиксовирусов).

Как крайний случай фенотипического смешения можно рассматривать феномен маскирования генома. При этом феномене геном одного вируса заключается в белковую оболочку, полностью построенную из полипептидов другого совместно культивируемого вируса. В результате образуются вирионы, к-рые называются псевдотипами, обладающими генотипом одного вируса и фенотипом другого. Обычно при обозначении псевдотипов вначале указывают вирус, геном к-рого содержит псевдотип, а затем в скобках вирус, из белков к-рого формируется оболочка. Напр., псевдотип, обозначаемый ВСМ (В ЛМ), обладает генотипом вируса саркомы мышей (ВСМ) и фенотипом вируса лейкоза мышей (ВЛМ). Феномен маскирования генома, как и фенотипическое смешение, имеет место не только при совместном выращивании близкородственных вирусов, но и вирусов, принадлежащих к различным родам. Так, исевдотипы были обнаружены при совместном культивировании рабдовирусов и парамиксовирусов (геном вируса везикулярного стоматита, белки вируса SV5), рабдовирусов и ортомиксовирусов (геном вируса везикулярного стоматита, белки вируса чумы птиц), рабдовирусов и онковирусов (геном вируса везикулярного стоматита, белки вируса лейкоза <птиц или вируса лей-, коза мышей). Образование псевдотипов наблюдалось даже при одновременном выращивании РНК-содержащих и ДНК-содержащих вирусов, напр, вируса везикулярного стоматита и вируса герпеса простого — ВВС (ВГП). Геном нек-рых псевдотипов способен проникать в клетки, обычно резистентные к этим вирусам, за счет белков другого партнера, формирующих наружную оболочку вириона.

Интерференция и усиление репродукции

В процессе репродукции двух различных вирусов могут иметь место Н. в. в., к-рые выражаются в угнетении или усилении репродукции одного или обоих совместно выращиваемых вирусов. Угнетение репродукции получило название интерференции вирусов (см.). Феномен усиления репродукции можно выявить при анализе комплементации или взаимоотношения вирусов-сателлитов и вирусов-помощников. Однако усиление репродукции встречается и при одновременном выращивании двух полноценных вирусов. Так, обнаружена стимуляция репродукции вируса крыс К в клетках, одновременно инфицированных аденовирусом; резкое усиление размножения вируса энцефаломиокардита мышей в определенных клеточных линиях, зараженных вирусом полиомиелита; повышение выхода вируса везикулярного стоматита в клетках, инфицированных вирусом Сендай и т. п. Такие группы вирусов можно рассматривать как вирусы-симбионты. Механизмы феномена усиления могут быть различны и связаны как с влиянием одного из партнеров на клетку-хозяина (напр., угнетение индукции интерферона или стимуляция клеточных белков, участвующих в репродукции вируса), так и с помощью белков одного вируса в репродукции другого.

Библиография: Атабеков И. Г. Реализация генетической информации вирусных РНК, М., 1972; Ген дон Ю. 3. Генетика вирусов человека и животных, М., 1967; он же, Молекулярная генетика вирусов человека и животных, М., 1975; Лурия С. Е. и Дарнелл Дж. Е. Общая вирусология, М., 1970; Феннер Ф. и др. Биология вирусов животных, пер. с англ., т. 1, М., 1977; Z & v a d a J. Viral pseudotypes and phenotypic mixing, Arch. Virol., v. 50, p. 1, 1976.

Ю. 3. Гендон.