Как клетки едят вирусы

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

Почувствовав в себе вирус, клетка может дать знать о нём соседям и иммунной системе. Иммунитет заражённую клетку истребит вместе с заразой внутри неё; да и в самой клетке включаются программы самоуничтожения. Но может быть и иначе – клетка просто съедает вирус в ходе так называемой аутофагии.

Про аутофагию мы подробно рассказывали в связи с Нобелевской премией, которую дали за неё. Аутофагия – это в буквальном смысле самопоедание: клетка уничтожает крупные молекулярные комплексы и органеллы, ставшие ненужными или вышедшие из строя, а материалы, из которого они сделаны, использует повторно. В двух словах всё происходит так: в клетке образуется мембранный пузырёк, в котором заключён клеточный мусор, и потом с этим пузырьком сливается другой, содержащий ферменты, которые мусор переваривают. Но собственными молекулами и органеллами дело не ограничивается: механизм аутофагии можно направить против бактерий и вирусов.

О том, что аутофагия работает против вирусной инфекции, было известно давно, однако не было ясно, отличается ли поедание вирусов от поедания обычного мусора. В целом процесс, очевидно, тот же, но детали могут отличаться, соответственно, могут отличаться гены, которые нужны в том или в другом случае.

Сотрудники Юго-западного медицинского центра Техасского университета в Далласе показали, что у противовирусной аутофагии действительно есть свои особенности. Исследователи экспериментировали с человеческими клетками, у которых поочерёдно выключали гены, наблюдая, как они поведут себя с вирусами. В результате удалось найти 216 генов, которые имели отношение к противовирусной аутофагии. Среди этих двухсот шестнадцати наибольшее внимание привлёк ген SNX5, который кодирует белок под названием сортирующий нексин 5.

Все сортирующие нексины плавают в цитоплазме и взаимодействуют с другими белками, которые сидят во внутренних клеточных мембранах. Сортирующий нексин 5 работает с белками, которые сидят в мембранах эндосом. Так называют мембранные пузырьки, в которые клетка захватила какой-то материал из внешней среды. Вирусы обычно так в клетку и попадают: они садятся на наружную мембрану, которая начинает впячиваться внутрь клетки и образует пузырёк-эндосому.

SNX5 нужен, чтобы вирус не выбрался из такого пузырька в клетку. Исследователи экспериментировали с вирусом простого герпеса первого типа, вирусом Синдбис и некоторыми другими: если у клетки не было нексина, противовирусная аутофагия не срабатывала и вирусы свободно размножались. При этом аутофагия, направленная против бактерий, и аутофагия для уборки мусора работали как обычно, то есть сортирующий нексин 5 был нужен именно для того, чтобы с помощью аутофагии уничтожать вирусы. Эксперименты показали, что ген SNX5 и его белок помогают аутофагически избавляться от самых разных вирусов, от вируса гриппа до вируса полиомиелита. Те же результаты получались и с животными: если ген SNX5 у них отключали, вирусы заражали их намного легче.

Как именно сортирующий нексин 5 направляет аутофагию против вирусов, ещё предстоит выяснить. Если мы сумеем узнать все молекулярные особенности этого механизма, то, возможно, найдём способ управлять им с помощью каких-нибудь лекарств. Нынешние противовирусные средства создают против конкретных вирусов. Но если научиться управлять клеточной аутофагией, то у нас в руках появится универсальное противовирусное средство.

Результаты исследований опубликованы в Nature.