Расшифрованы геномы всех известных риновирусов — возбудителей простуды

09.04.09

Модель недавно выявленного нового риновируса человека. Изображение из статьи в журнале PLoS ONE

Междисциплинарное сотрудничество генетиков и медиков позволило обрисовать широкую картину разнообразия возбудителей простуды — риновирусов. Ученые прочли полные геномы 138 образцов риновирусов и обнаружили помимо трех известных типов еще один. Филогенетическое древо показало не только четкое разделение на отдельные эволюционные ветви, но и возможность рекомбинации риновирусов, находящихся в одной зараженной клетке. Это исследование доказало бесперспективность поиска общего лекарства от простуды — настолько разнообразны эти вирусы. Более осмысленным будет поиск лекарств отдельно для каждой из эволюционных ветвей.

Риновирусы человека (HRV, human rhinovirus) — это вирусы с одноцепочечной РНК, заключенной в оболочку из капсидных белков. Помимо обычной, хотя и весьма надоедливой простуды, они вызывают более тяжелые заболевания — бронхиты, пневмонии, а у детей после перенесенной инфекции может развиться астма. Полученный астматический фенотип иммунной системы может сохраниться на всю жизнь. Так что ученые видят прямую необходимость своевременного распознавания таких вирусов и изучения их воздействия на организм человека.

По иммунологическим тестам выделяются 99 различных типов (серотипов) риновирусов. Они классифицируются в основном по строению белков и липопротеидов, которые обеспечивают связь вируса с поверхностью клетки. Для классификации используется также чувствительность к различным лекарствам. По этим признакам до недавнего времени различали два типа риновирусов — HRV-A и HRV-B. В последние три-четыре года был выделен еще один тип — HRV-C. Этот тип вызывал гриппоподобные состояния с серьезными нарушениями дыхательных функций. Совместным усилиями ученых из различных американских учреждений —Института молекулярной вирусологии Висконсинского университета, Института Крейга Вентера (Роквилль), Медицинской школы при Мэрилендском университете (Балтимор) — были прочитаны геномы всех 99 серотипов риновирусов и десяти дополнительных клинических образцов.

Исследования показали относительно стабильный общий состав нуклеотидов всех вирусов, при этом аденина и урацила немного больше, чем гуанина и цитозина. Как и другие вирусы, риновирусы имеют стабильную часть и изменчивую. Изменчивый участок у каждой вирусной частицы особый, и он, как полагают исследователи по аналогии с другими пикорнавирусами, определяет вирулентность вирусных частиц. В целом, изменчивость вирусных РНК даже в пределах одного серотипа чрезвычайно высока. По-видимому, именно этим и объясняется чрезвычайно низкая эффективность лекарств против простуды.

Несмотря на высокую изменчивость, филогенетическое древо риновирусов оказалось на удивление стабильным. На него не повлияли ни методы построения кладограмм, ни выбор внешней группы. Это говорит о стабилизирующей стадии развития риновирусов и отсутствии движущего отбора среди этих штаммов. По-видимому, период активных эволюционных преобразований у риновирусов закончился, успев сформировать несколько устойчивых клад. Таких клад получилось всего 15. Две клады — HRV-B, две — HRV-C, а остальные 11 отражают диверсификацию HRV-A. Одна из клад вирусного HRV-A (а ее составили всего три штамма) имеет настолько высокую степень отличий, что ученые предложили выделять ее в особый тип HRV-D. Авторы данного исследования считают, что новые препараты от простуды должны быть специфичными для каждой из 15 клад, а общего лекарства для всех этих вирусов изготовить в принципе нельзя.

Ученым также пришлось пересмотреть старые взгляды на происхождение риновирусов. Предполагалось, что различные штаммы произошли независимо друг от друга и рекомбинация не свойственна этому типу вирусов. Но согласно новым данным, по крайней мере 23 штамма являются результатом 12 независимых рекомбинаций. Если при простуде в клетке оказываются сразу несколько типов риновирусов, то тогда вполне возможна рекомбинация вирусной РНК. Рекомбинация не происходит между вирусами из разных групп (A, B и C), зато легко идет между частицами с разными поверхностными рецепторами. Пока неизвестно, что приводит к рекомбинации и появлению новых штаммов — ученые надеются, что это станет ясно при дальнейшем анализе геномов этих вирусов. Любопытно уже то, что только ограниченное число штаммов подвергается рекомбинации, а один из штаммов hrv-54 оказался особенно активен — он дал начало целым 7 новым серотипам.

Данная работа представляет собой основу для будущих медицинских исследований вирусной простуды, в первую очередь это будет сопоставление симптомов ОРВИ и генетических особенностей вирусов, ее вызывающих. На этой основе можно будет разрабатывать серию более действенных лекарств от простуды. Но, естественно, помимо практической пользы такой массив новых данных существенно расширяет наше пока еще мизерное знание о мире вирусов.

Источник: Ann C. Palmenberg, David Spiro, Ryan Kuzmickas, Shiliang Wang, Appolinaire Djikeng, Jennifer A. Rathe, Claire M. Fraser-Liggett, Stephen B. Liggett. Sequencing and Analyses of All Known Human Rhinovirus Genomes Reveal Structure and Evolution // Science. V. 324. P. 55–59. 3 April 2009.

Елена Наймарк

Источник: «Элементы»