După mai mult de doi ani de pandemie COVID-19, v-ați putea imagina un virus ca pe o minge cu țepi urâtă – un ucigaș fără minte care intră într-o celulă și îi deturnează mașinăria pentru a crea un miliard de copii ale sale înainte de a exploda. Pentru mulți viruși, inclusiv pentru coronavirusul care provoacă COVID-19, epitetul de “ucigaș fără minte” este în esență adevărat.
Dar biologia virusurilor este mai mult decât se vede la prima vedere.
Luați exemplul HIV, virusul care provoacă SIDA. HIV este un retrovirus care nu începe să ucidă direct atunci când intră într-o celulă. În schimb, se integrează în cromozomi și se răcește, așteptând momentul potrivit pentru a comanda celulei să facă copii ale sale și să izbucnească pentru a infecta alte celule imune și, în cele din urmă, pentru a provoca SIDA.
Momentul exact pe care îl așteaptă HIV este încă un mister. domeniu de studiu activ. Dar cercetările asupra altor virusuri au sugerat de mult timp că acești agenți patogeni pot fi destul de “grijulii” în ceea ce privește uciderea. Desigur, virușii nu pot gândi așa cum gândim noi doi.
După cum se pare, evoluția i-a înzestrat cu niște mecanisme decizionale destul de elaborate. Unii viruși, de exemplu, aleg să părăsească celula în care au locuit dacă detectează leziuni ale ADN-ului. Se pare că nici măcar virușilor nu le place să rămână într-o navă care se scufundă.
Scăparea de deteriorarea ADN-ului
Dacă dușmanul dușmanului tău este prietenul tău, fagii sunt cu siguranță prietenii tăi. Fagi controlează populațiile bacteriene în natură, iar clinicienii le folosesc din ce în ce mai mult pentru a tratarea infecțiilor bacteriene care nu răspund la antibiotice.
Cel mai bine studiat fag, lambda, funcționează un pic ca HIV. După ce intră în celula bacteriană, lambda decide dacă să se reproducă și să ucidă pur și simplu celula, așa cum fac majoritatea virusurilor, sau să se integreze în cromozomul celulei, așa cum face HIV. În cazul celei din urmă, lambda se replică inofensiv cu gazda sa de fiecare dată când bacteria se divide.
Dar, la fel ca HIV, lambda nu stă degeaba. Folosește o proteină specială numită CI ca un stetoscop pentru a asculta semnele de deteriorare a ADN-ului în interiorul celulei bacteriene. Dacă ADN-ul bacteriei este compromis, aceasta este o veste proastă pentru fagul lambda cuibărit în ea.
ADN-ul deteriorat duce direct la groapa de gunoi a evoluției, deoarece este inutil pentru fagul care are nevoie de el pentru a se reproduce. Așa că lambda își activează genele de replicare, face copii ale sale și iese din celulă pentru a căuta alte celule nedeteriorate pe care să le infecteze.
Exploatarea sistemului de comunicare al celulei
Unii fagi, în loc să adune informații cu ajutorul propriilor proteine, exploatează propriul senzor de deteriorare a ADN-ului celulei infectate: LexA.
Proteinele precum CI și LexA sunt factori de transcripție care activează și dezactivează genele prin legarea la modele genetice specifice din cartea de instrucțiuni a ADN-ului care este cromozomul. Unii fagi, cum ar fi Coliphage 186, și-au dat seama că nu au nevoie de propria lor proteină virală CI dacă au o secvență scurtă de ADN în cromozomii lor la care se poate lega LexA bacteriană. La detectarea deteriorării ADN-ului, LexA va activa genele de replicare și distrugere ale fagului, ceea ce, în esență, va determina celula să se sinucidă, permițând în același timp fagului să scape.
Oamenii de știință au raportat pentru prima dată rolul CI în procesul de luare a deciziilor fagilor în anii 1980 și trucul de contraspionaj al lui Coliphage 186 la sfârșitul anilor 1990. De atunci, au existat alte câteva rapoarte despre fagii care intervin în sistemele de comunicare bacteriene.
Un exemplu este fagul phi29, care exploatează factorul de transcripție al gazdei sale pentru a detecta momentul în care bacteria se pregătește să genereze un spor sau un fel de ou bacterian. capabilă să supraviețuiască în medii extreme. Phi29 instruiește celula să își împacheteze ADN-ul în spor, ucigând bacteria înmugurită odată ce sporul germinează.
În cazul nostru cercetare publicată recent, colegii mei și cu mine arătăm că mai multe grupuri de fagi au evoluat în mod independent capacitatea de a se conecta la un alt sistem de comunicare bacteriană: proteina CtrA.
CtrA integrează mai multe semnale interne și externe pentru a pune în mișcare diferite procese de dezvoltare la bacterii. Printre acestea se numără, în principal, producția de apendice bacteriene numite flagel și pili. Se pare că acești fagi se atașează de pili și de flagelul bacteriilor pentru a le infecta.
Ipoteza noastră principală este că fagii folosesc CtrA pentru a ghici când vor exista suficiente bacterii în apropiere de pili și flageli sportivi pe care le pot infecta cu ușurință. Un truc destul de inteligent pentru un “ucigaș fără minte”.
Aceștia nu sunt singurii fagi care iau decizii elaborate – toate acestea fără a avea măcar beneficiul de a avea un creier. Unii fagi care infectează bacteria Bacillus produc o mică moleculă de fiecare dată când infectează o celulă. Fagii pot detecta această moleculă și o pot folosi pentru a număra numărul de infecții cu fagi care au loc în jurul lor.
La fel ca și în cazul invadatorilor extratereștri, această numărătoare îi ajută să decidă când ar trebui să își activeze genele de replicare și ucidere, ucigând doar atunci când gazdele sunt relativ abundente. În acest fel, fagii se asigură că nu rămân niciodată fără gazde pe care să le infecteze și își garantează propria supraviețuire pe termen lung.
Contracararea contrainformațiilor virale
Poate vă întrebați de ce ar trebui să vă intereseze operațiunile de contraspionaj desfășurate de virușii bacterieni. În timp ce bacteriile sunt foarte diferite de oameni, virușii care le infectează sunt nu atât de diferite față de virușii care infectează oamenii. Destul de mult fiecare truc jucat de fagi s-a demonstrat ulterior că este folosit și de virușii umani. Dacă un fag poate accesa liniile de comunicare bacteriene, de ce nu ar putea un virus uman să le acceseze pe ale tale?
Până în prezent, cercetătorii nu știu ce ar putea asculta virușii umani dacă deturnează aceste linii, dar o mulțime de opțiuni ne vin în minte. Cred că, la fel ca și fagii, virușii umani ar putea fi potențial capabili să își numere numărul pentru a-și face strategii, să detecteze creșterea celulară și formarea țesuturilor și chiar să monitorizeze răspunsurile imunitare. Deocamdată, aceste posibilități sunt doar speculații, dar investigațiile științifice sunt în curs de desfășurare.
Faptul că virușii ascultă conversațiile private ale celulelor tale nu este cea mai optimistă imagine, dar nu este lipsită de o parte bună. După cum bine știu agențiile de informații din întreaga lume, contraspionajul funcționează doar atunci când este ascuns. Odată detectat, sistemul poate fi foarte ușor exploatat pentru a furniza informații eronate inamicului tău.
În mod similar, cred că viitoarele terapii antivirale ar putea fi capabile să combine artileria convențională, cum ar fi antiviralele care împiedică replicarea virală, cu trucuri de război informațional, cum ar fi să facă virusul să creadă că celula în care se află aparține unui țesut diferit.
Dar, liniște, nu spuneți nimănui. Virușii ar putea asculta!
*Toate produsele recomandate sunt selectate de către echipa noastră editorială. Unele dintre articolele noastre includ link-uri afiliate. Dacă cumpărați ceva prin intermediul unuia dintre aceste link-uri, ne ajutați să câștigăm un mic comision din partea vânzătorului și astfel sa susținem scrierea de articole utile și de calitate.
