Вирусы - это распространенные паразиты, которые приспособились заражать многие виды хозяев, включая продовольственные культуры. За исключением вируса табачной мозаики, лишь относительно небольшое количество вирусов или вироидов широко распространяются в поле при контакте между больными и здоровыми листьями, а в основном они часто переносятся с одного растения на другое живым организмом-носителем, который также называют вектором. Из примерно 200 видов насекомых-переносчиков вирусов наиболее значимыми являются тля, белокрылка, трипс и цикадка, которые имеют колюще-сосущие ротовые органы, позволяющие насекомым получать доступ к содержимому растительных клеток и питаться им, передавая инфекцию. У людей арбовирусы используют насекомых для передачи своих инфекций млекопитающим-хозяевам. Понимание того, как вирусы перемещаются через насекомых, может привести к новым способам блокирования их передачи.
В исследовании, опубликованном в журнале Journal of Virology, ученые раскрыли хитрые тактики, которые вирусы используют для распространения через своих хозяев-насекомых и потенциального заражения. Эти знания особенно важны для борьбы с вирусами, которые передаются от насекомых людям или скоту, такими как вирус Зика, лихорадка денге и вирус Западного Нила, а также для защиты сельхозкультур.
Исследователи использовали плодовых мушек в качестве модели для отслеживания движения белков двух разных вирусов: одного, который заражает только насекомых, и другого, который может заражать насекомых и других животных, включая людей.
«Даже когда эти белки экспрессировались сами по себе, без остального вируса, они перемещались в точно нужные места в клетках насекомых», - пояснил Гэри Блиссард, профессор Института Бойса Томпсона и один из ведущих авторов исследования.
«В кишечнике насекомого оба белка перемещаются на дно клеток, готовясь выйти в полость тела насекомого. В слюнных железах белок вируса, присущий только насекомым, по-прежнему перемещается на дно клеток, но другой белок часто перемещается на верх клеток — идеально размещаясь для сборки новых вирусных частиц для выхода в слюну и для заражения нового животного-хозяина», - рассказывает ученый.
Такое позиционирование имеет решающее значение для выживания и распространения вирусов. Как будто белки имеют встроенный GPS, направляющий их (и, соответственно, вирусы, частью которых они являются) в точно нужные места для продолжения их жизненного цикла. Исследование показало, что эта система GPS на самом деле состояла из сигналов аминокислотной последовательности, закодированных в вирусных белках.
Эти сигналы распознавались собственными системами транспортировки белков хозяина и направляли белки в выбранное вирусом место. Команда также определила компоненты клеточного механизма, которые эти вирусные белки захватывают, чтобы достичь своих целей.
Эти знания могут привести к новым способам нарушения работы GPS вирусных белков, то есть клеточного механизма, который они используют. Таким образом, можно предотвратить попадание этих вирусов в слюнные железы или их выход из них, эффективно отключая способность вируса использовать насекомое в качестве вектора.
«Наше исследование подчеркивает невероятные адаптации, которые вирусы развили для навигации по сложным биологическим системам, таким как насекомые. Это напоминание о непрерывной эволюционной гонке вооружений между вирусами и их хозяевами и о важности фундаментальных исследований для понимания этих сложных биологических процессов», - сказал Николас Бушон, доцент кафедры энтомологии Корнелльского университета и соавтор исследования.
Устанавливая молекулярные механизмы, лежащие в основе перемещения вирусов у насекомых, это исследование открывает новые возможности для борьбы с болезнями, переносимыми насекомыми, и с сельскохозяйственными вредителями, что может привести к улучшению результатов в области общественного здравоохранения и стратегий защиты урожая в будущем.
Источник: Boyce Thompson Institute.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.