Текст книги "Вирусы: Скорее друзья, чем враги"

Происхождение и будущее ВИЧ

Как это ни странно, самые свежие результаты по ВИЧ касаются его происхождения. Некоторое время назад некий комитет проанализировал возможность возникновения ВИЧ вследствие «загрязнения» вакцины от полиомиелита. Скорее всего, нет, ВИЧ вряд ли появился в результате «загрязнения» полиовакцины, полученной из клеток обезьян.

Совсем недавно был проведен обширный анализ последовательностей генов нескольких сот образцов, полученных от пациентов в Киншасе, начиная с 1920-х гг. Один штамм ВИЧ-1 (М – основной штамм), который можно отследить до 1900 г., а другой штамм (О) – до 1920 г. в Конго, который в 1960 г. вдруг стал с огромной скоростью распространяться в Киншасе. Было ли это связано с тем, что в больницах, где лечили гепатит В, HVB и заболевания, передающиеся половым путем, не хватало стерильных игл? Вполне возможно, что социально-политическая ситуация в 1920-х гг. и появление железнодорожного сообщения между севером и юго-востоком тогдашнего Свободного государства Конго[7]7
  Так Конго называлось до 1908 г., после чего страна стала колонией Бельгии и до 1960 г. именовалась Бельгийское Конго. – Прим. ред.


[Закрыть] способствовали распространению ВИЧ. СПИД стал следствием четырех независимых межвидовых вирусных трансмиссий от приматов к человеку: два от шимпанзе (М и N) и два от горилл (О и Р). Такой вывод сделан на основании анализа более чем 6000 образцов кала обезьян, собранных в дикой природе. В 1964 г. было зафиксировано заражение норвежского моряка штаммом подгрупп О, что считается первым случаем заражения. Массовые случаи заражения штаммами О и Р отмечались в Камеруне, который находится на расстоянии 1000 км от Киншасы. По реке Конго из Киншасы поставляются грузы и осуществляются пассажирские перевозки – вероятно, именно это способствовало распространению вируса.

Только ВИЧ-1 группы М, относящийся к четырем штаммам, распространился по всему миру и приобрел характер пандемии. Его переносчиками стали беженцы из Гаити, вернувшиеся из Киншасы на Гаити, после чего вирус распространился в Сан-Франциско, а потом и во всем мире. Прочие штаммы, сконцентрировавшиеся в Африке (группа С) и в России (группа А), являются следствием сингулярного «эффекта основателя», то есть передачи вируса от одного человека, которая приводит к локальному распространению. История обнаружения ВИЧ-2 восходит к 1940 г., а затем он был замечен в 1985 г. Было зафиксировано девять независимых случаев передачи инфекции от приматов к человеку, но распространения инфекции не произошло. Таким образом, очевидно, что ВИЧ является следствием контактов с приматами, и вызывает беспокойство, что 80 % населения Демократической республики Конго (ДРК) до сих пор употребляют мясо диких животных, 20 % которого заражено ВИЧ. Кроме того, осуществляется мониторинг новых случаев инфицирования отдельных лиц, в силу чего алфавит групп расширяется. Мы не знаем, почему только штамм М вызвал пандемию. Специалист по данному вопросу Мартина Питерс из Университета Монпелье дала следующий ответ на этот вопрос: просто совпало много факторов и это вызвало пандемию.

А что можно сказать о будущем ВИЧ? ВИЧ/СПИД более не является первостепенным направлением исследований. Это самый хорошо изученный вирус из всех. Уже в 2012 г. руководитель кафедры инфекционных заболеваний Национального института здоровья США Энтони Фаучи провозгласил: «Пора покончить с ВИЧ/СПИДом». А вот его коллега заявил: «По мне, так лучше заразиться ВИЧ, чем заболеть диабетом» (по мне, если честно, – нет). Главная цель заключается в выявлении новых ВИЧ-инфицированных лиц, чтобы начать их лечение как можно раньше, пока они наименее заразны. «Терапия для профилактики» – важное достижение, и это будет работать до тех пор, пока однажды (возможно) не появится вакцина.

Удивительный эффект ВИЧ заключается в появлении рака на поздней стадии. В центре внимания находится три вида рака: лимфома, рак шейки матки и саркома Капоши (СК). Эти виды рака развиваются в результате синергизма между ВИЧ и другими вирусами, в частности вирусом папилломы и вирусом герпеса. ВИЧ сам по себе не является онкогенным. Он схож с онкогенным Т-лимфотропным вирусом человека типа 1 (HTLV-1, вирусом-эндемиком из Японии, где он приводит к развитию скоротечной лейкемии (заболевание можно предотвратить, отказавшись от кормления грудью). Исследования рака основаны на ретровирусах, которые все еще близки друг другу. Они «очень многому научили» исследователей рака у человека. Мы обсудим это ниже в контексте онкогенов. В настоящее время под руководством Гарольда Вармуса, получившего Нобелевскую премию за анализ первого ретровирусного онкогена Src, основан новый научно-исследовательский институт. Есть вопрос: почему у ВИЧ-инфицированных пациентов развивается рак, несмотря на терапию и по крайней мере частичное восстановление иммунной системы? Существуют ли общие нарушения, которые помогут нам понять, как иммунная система влияет на развитие рака? Заболеваемость раком повышается с возрастом даже при отсутствии иммуноподавляющих вирусов, в частности ВИЧ. Почему, несмотря на применяемые терапии, рак быстрее развивается у пациентов с ВИЧ?

В России я участвовала в работе конгресса по ВИЧ и двум вирусам гепатита – гепатита С и гепатита В (2013), проходившего при поддержке американской организации Национального института здравоохранения (NIH). На этом конгрессе помимо научных вопросов обсуждались также проблемы диагностики и терапии вышеуказанных инфекций. Речь шла о бюрократической процедуре, нормативно-правовом обеспечении ВИЧ/СПИДа и туберкулеза, который в числе прочих заболеваний распространен в российских тюрьмах. Информация о туберкулезе зачастую представляет собой завуалированное описание ВИЧ/СПИДа, который считается социально неприемлемой темой. Несмотря на техническое обеспечение синхронного перевода и объявления о заседаниях на английском языке, переводчиков не оказалось. Наконец, я нашла одного, но он отказался переводить выступления. Таким образом, поездка оказалась бессмысленной. Мне хотелось понять систему и найти специалистов, занимающихся каким-нибудь известным микробицидом. Но ничего из этого не вышло.

Вместо этого я расспрашивала студентов на ресепшен и стендах фармкомпаний, которые немного говорили по-английски. Посетителей на их стендах не было – неужели из-за отсутствия бесплатных ручек и других небольших подарков? Потому что неинтересно? Недоступно? Цены на препараты космические. Соответствуют западным стандартам. Один из опрошенных был в Киле (Германия) и говорил по-немецки, а другой – по-английски. «Нет, мы ничего не знаем о ВИЧ/СПИДе». Несколько лет назад говорили о презервативах, но люди стесняются их покупать. Конечно, гомосексуализм – запретная тема, равно как и наркомания. «Нет, моя четырнадцатилетняя дочь ничего не знает о ВИЧ». ВИЧ-инфицированных отправляют «домой», туда, где они родились. Терапии ВИЧ практически не существует. И чтобы угодить тем, кто мог прослушивать разговоры, в ответах рефреном звучала фраза «Я люблю свою страну». Одна женщина предпочла разговаривать на улице. Она сказала, что лет 20 назад медицинское обслуживание было бесплатным, а сейчас уже нет. И такая ситуация не только в России, но и в Китае, и в Индии. Людям необходимо предоставлять больше информации, проводить диагностику и лечение ВИЧ-инфицированных.

3. Ретровирусы и бессмертие

Обратная транскриптаза – персональная ретроспектива

Один журналист спросил Хоуарда Темина по случаю вручения ему Нобелевской премии в Стокгольме в 1975 г., за что тот получил эту премию. «Я не могу этого объяснить, вы потеряете нить рассуждений через 30 секунд, – ответил он. – А почему бы вам вместо этого не написать “Бросайте курить?” Это гораздо важнее!» Он был активистом движения против курения и даже говорил об этом в своей благодарственной речи в присутствии короля Швеции, но, как это ни печально, он умер от рака легких, хотя никогда не курил.

Темин даже не пытался объяснить непрофессионалам свое изобретение. А я все же попробую. Я была свидетелем того, как все происходило. Он открыл обратную транскриптазу (ОТ) – фермент, необходимый для репликации ретровирусов, в частности ВИЧ. Этот фермент играет гораздо более важную роль, чем просто фермент для репликации вируса, и, как прогнозировал Темин, он играет важную роль в композиции нашего генома. Эти родственники ретровирусов амплифицируют наши гены, изменяют набор генов наших геномов, но никогда не покидают клетку. В настоящее время даже существует гипотеза, согласно которой РНК в процессе эволюции превратилась в ДНК именно благодаря обратной транскриптазе. Когда я начала исследования обратной транскриптазы, о ней еще ничего не знали, а сейчас, 45 лет спустя, ее рассматривают в качестве одного из наиболее распространенных и, вероятно, самых важных белков, известных в биологии.

Как я стала свидетелем открытия транскриптазы? Тема моих докторской и кандидатской диссертаций – «Репликация вирусов». Хорошо помню некоторые детали. В конце 1960-х я приехала из Беркли (США), где, собрав все свое мужество, оставила физику и резко переключилась на относительно неизвестную для себя область знаний – молекулярную биологию. Это случилось в то время, когда кампус был охвачен студенческими волнениями. Вернувшись в Германию, я искала проект для защиты кандидатской диссертации.

Гюнтер Стент, знаменитый генетик, переехавший из Берлина, пригласил меня к себе в офис в Беркли – у него на столе стоял макет здания Общества Макса Планка в Тюбингене, и он предложил мне поехать туда поработать. Именно так я и поступила: за день рассмотрела три темы и решила выбрать ту, которая показалась мне наиболее интересной и которая, вероятнее всего, могла быстро дать результаты. Восхитительный вид на горную цепь Швабская Юра оказал на мое решение большое влияние ненаучного свойства. Я привнесла в вирусологический институт молекулярную биологию. Однако сначала мне пришлось преодолеть трудный барьер. Мне нужно было научиться изолировать вирус из живых цыплят, которых я заразила вирусом миелобластоза птиц (ВМП), индуцирующим одно из заболеваний крови. Эта процедура предусматривала забор образцов крови непосредственно из сердца цыпленка при помощи гиподермичной иглы – сегодня такой метод не разрешили бы. Предметом изучения моего проекта был механизм репликации этого вируса. Однако несколько месяцев движения вперед в проекте не наблюдалось.

Затем на одной из знаменитых лекций, которые проходят по понедельникам в Обществе Макса Планка в Тюбингене, я узнала от Фридриха Бонхеффера (он только что вернулся с международной Гордоновской конференции), что Хоуард Темин открыл обратную транскриптазу. Некоторые посмеивались и говорили: «Он все еще твердит об этом». Мой проект застопорился, и я решила протестировать обратную транскриптазу. На следующее утро в 8:00 я стояла у двери кабинета Хайнца Шаллера, специалиста по репликации ДНК, так как хотела взять у него «строительные блоки» для ДНК (включая блоки с радиоактивными метками), а не для РНК. Их использование было единственным – но очень важным – отличием данного проекта от моих предыдущих исследований. Я располагала большим количеством вирусов, полученных от цыплят путем проведения пункции сердца. Вечером мы с Шаллером и другими коллегами собрались в помещении, где находился детектор радиоактивности, чтобы проанализировать полученные результаты: было получено невероятное количество ДНК с радиоактивными метками, и показания счетчика зашкаливали. Если иметь нужную идею, можно за один вечер провести эксперимент, достойный Нобелевской премии. Но, к сожалению, у меня не было нужной идеи! Я искала не тот фермент – РНК-полимеразу вместо ДНК-полимеразы. Через несколько недель все блоки для построения ДНК (нуклеотиды) были проданы в разные страны мира. Неионный детергент, используемый для разрушения вируса, доставали на автозаправочных станциях – эта информация разлетелась по миру благодаря сарафанному радио, и в скором времени детергент уже было не достать. Похоже, весь мир занялся исследованием обратной транскриптазы!

Самому же Темину пришлось пережить скептицизм коллег, по мнению которых, идея о том, что ДНК является промежуточным звеном для РНК вируса, была невероятной. Но, основываясь на этих экспериментах, Темин пошел еще дальше и предположил, что промежуточная ДНК, которую он определил как ДНК провируса, интегрируется в ДНК клетки-хозяина. ДНК вируса может замаскироваться в виде ДНК провируса в ДНК клетки-хозяина, что помогает ей выжить. Так появились понятия «ретровирус» и «обратная транскриптаза». Эти эндогенные вирусы и связанные с ними структуры способствуют активному размножению нашего генома, и на 50 % благодаря ОТ. Но обратная транскриптаза способна на гораздо большее, и вы в этом убедитесь.

Как получить ДНК из РНК? Нужно сделать больше одного шага? Да, и использовать молекулярные «ножницы», нуклеазу, фермент, называемый рибонуклеазой Н или сокращенно РНКазой Н (подробнее остановимся на этом вопросе: вирус проникает в клетку, и РНК вируса сначала копируется с помощью обратной транскриптазы в ДНК посредством гибрида РНК – ДНК. После этого считается, что РНК выполнила свою функцию, и, чтобы получить двуспиральную ДНК, ее нужно удалить из гибрида при помощи РНКазы Н).

Во время ланча в Обществе Макса Планка в Тюбингене мне рассказали о студенте Вернере Бюсене, который изучал тимус телят. Обычно он ходил на скотобойню, собирал тимусную ткань и выделял из нее РНКазу. Но не имел представления о том, для чего предназначен этот фермент, – собственно, этого никто не знал. Только через несколько месяцев мне в голову пришла идея, что такой фермент с эффектом «ножниц» может использовать вирус, чтобы избавиться от РНК. Я проверила эту идею. Мой коллега дал мне несколько драгоценных РНК с радиоактивными метками, и я с большой долей уверенности могла доказать наличие активности РНКазы Н после растворения РНК. (Позднее я выяснила, что РНКаза Н объединена с обратной транскриптазой, образуя одну молекулу, и эти составляющие связаны и перемещаются вместе. ОТ копирует ДНК, а несколько нуклеотидов РНК позади РНКазы удаляются – очень эффективный механизм.) Открытие такого расщепляющего фермента (РНКазы Н) в ретровирусе позволило мне напечатать статью в журнале Nature, получить кандидатскую степень, приглашения выступать с лекциями в США и обзавестись на удивление большим количеством соавторов. Все они утверждали, что внесли свой вклад в разработку концепции и подготовку статьи. Как я узнала позднее, стоящие идеи приходят в голову сразу многим ученым. И еще я испытала разочарование, поскольку начиная с этого времени мне практически никогда не удавалось попадать в растущий поток публикаций по этой теме. Меня всегда кто-то опережал.

Существует еще один аспект. Меня часто спрашивают: откуда ученые берут идеи и как делаются открытия? Приведу один пример: сходите на ланч с другими учеными, задавайте вопросы, слушайте и учитесь! Только не ходите в фастфуд!

Очень известному позднее вирусологу Питеру Дюсбергу, который был замечательным ученым и преподавателем в Беркли в годы моего пребывания там (а известен он был не только тем, что приклеивал на инкубатор для выращивания культур тканей довольно пикантные фотографии красоток), не удавалось обнаружить в мышиных вирусах фермент РНКаза Н, удаляющий РНКазу. А я изучала куриный вирус. Дюсберг утверждал, что этой РНКазы Н в мышиных вирусах нет. Поэтому, с его точки зрения, мои наблюдения представляли собой единичное исключение, характерное для птичьего вируса. К счастью для меня, он опубликовал свою точку зрения. Это было самое лучшее, что для меня, молодого ученого, могло произойти, поскольку это позволило мне доказать неправоту ученого с мировым именем. Мы с ним дружили всю жизнь. Он часто заходил ко мне, когда приезжал в Берлин к матери; мы даже устраивали крупномасштабные подиумные дискуссии об опасности самого важного ретровируса – ВИЧ и практически никогда не сходились во мнениях.

Мне очень повезло: у меня был значительный объем мышиного вируса. Отчасти это произошло благодаря клеткам «Эвелин» – устойчивой клеточной линии, названной так в честь создавшего ее оператора. Она содержит достаточно много вируса для решения довольно неоднозначных научных вопросов и проведения экспериментов, результатов которых хватит на написание нескольких статей. Однако Эвелин дорого заплатила за это – вследствие пипетирования у нее возникли проблемы с суставами.

Позже, уже работая в Институте Роберта Коха в Берлине, я обратила внимание, что очищенная обратная транскриптаза состоит из двух субъединиц, а не из одной, как ожидалось. Можно было наблюдать две полосы в эксперименте (путем окрашивания белков после разделения их по размеру в электрическом поле). На симпозиуме, который проводился на базе лаборатории в Колд-Спринг-Харбор, несколько докладчиков – известных ученых охарактеризовали вторую полосу как кофактор клеточного происхождения. Было известно, что у прочих полимераз есть кофактор – сигма-фактор. Однако эти выводы носили, скорее, предположительный характер и были основаны на аналогии, а не на экспериментах. Собравшись с духом, я подошла к Джиму Уотсону, который в то время руководил этой лабораторией, и сказала, что наблюдала увеличение нижней полосы за счет верхней. Нижняя полоса характеризует продукт деструкции – это не фактор клетки-хозяина. Если добавить немного протеазы (которая стимулирует процесс разрушения), процесс ускоряется. «У вас есть слайды? Завтра выступите по этой теме». Что я и сделала. Через три месяца он позвонил мне в Институт Коха в Берлине. До сих пор удивляюсь, где он взял мой номер телефона. «Скажите, разве не вы рассказывали о расщеплении обратной транскриптазы и ее разбивке на две субъединицы? А сейчас совершенно неожиданно в сборник симпозиума для публикации представлено четыре материала на эту тему». Никто даже не вспомнил об инородном сигма-факторе клеточного происхождения! И ни слова о полученных мной результатах! В 1975 г. все это было опубликовано в сборнике материалов симпозиума, и моя статья тоже, но, конечно, и другие, «скорректированные». С тех пор он никогда обо мне не забывает. «Привет, Карин», – говорит он в свои 85 с лишним лет и приглашает на лобстера. Уотсон написал книгу «Избегайте занудства»[8]8
  Уотсон Дж. Избегайте занудства: Уроки жизни, прожитой в науке. – М.: Астрель: Corpus, 2010.


[Закрыть], в которой раскрывает секрет своего успеха: «Не нужно быть самым умным среди собеседников, собравшихся за столом». Нужно садиться рядом с теми, кто умнее вас, – именно так я поступила, и это было абсолютно правильно.

Будучи физиком по образованию и аспиранткой, я не умела выделять фермент ОТ. Я снимала комнату в St. Joseph’s Home в Цюрихе (там на прикроватной тумбочке лежала Библия). Мне разрешили наблюдать, как в Институте Чарльза Вайссмана при Цюрихском университете выделяют фермент. Я сидела в холодном помещении – при более высокой температуре фермент теряет активность – и, дрожа всем телом, наблюдала, как оператор проводил изоляцию. Вайссман изолировал Q-бета репликазу из бактерий (об этом пойдет речь в последней главе). После этого я вернулась домой, в Общество Макса Планка в Тюбинге, чтобы выделить из птичьего вируса фермент ОТ, реплицирующий вирус. Мне нужно было научиться у Вайссмана рассчитывать объем материала на входе и выходе, иметь представление о количественных показателях и проверять их баланс. И, какими бы исследованиями после этого мне ни приходилось заниматься, я никогда не забывала количественно определять свои действия. Вместе с Институтом Вайссмана мы разработали несколько моделей репликации вируса при помощи ОТ и РНКазы Н и сделали несколько совместных публикаций. Но процесс репликации ретровируса оказался гораздо сложнее, чем мы предполагали, то есть таким, каким его методом проб и ошибок создала природа. Через несколько лет ко мне обратилась Boehringer Company и заказала большой объем фермента ОТ для продажи: все лаборатории хотели использовать его для получения ДНК из РНК. Проблема, касавшаяся двух субъединиц, оказалась очень значимой, но ее удалось автоматически решить в процессе хранения фермента, как это произошло в моей морозильной камере. Я была рада, что мне удалось компенсировать институту в Берлине затраты на проведение исследования.

Примерно через 15 лет, в начале 1980-х гг., был открыт ВИЧ, самый значимый ретровирус, и мы начали анализировать репликативные ферменты ОТ/РНКазу Н ВИЧ. В настоящее время я пытаюсь «убить» ВИЧ путем активации (а не ингибирования) «ножниц» РНКазы Н в вирусных частицах вне клетки и надеюсь, что, может быть, это в итоге приведет к разработке терапии и предотвращению продуцирования вируса и распространения заболевания. Когда мы начали работать с ВИЧ, то собирались приготовить моноклональные антитела, разработанные незадолго до этого и подходившие для очистки и определения свойств различных веществ в силу их высокой специфичности. Для первого этапа требовалась иммунизация мышей очищенной ОТ. Маловыраженные признаки «ОТ-ВИЧ» на клетке для мышей вызвали панику в берлинском Обществе Макса Планка. Инспектор, прилетевший из Мюнхена, чтобы разобраться в этом вопросе, не решился пожать мне руку – так боялся вируса. Скандал усилился после чистки клетки, когда ее в том же виварии поставили в другое место, что – абсолютно безосновательно – было истолковано как попытка удалить, «спрятать вещественные доказательства». Для того чтобы реабилитироваться, позднее мне разрешили приготовить обратную транскриптазу, которую вместе с другими (рибосомными) белками, поставленными институтом, должны были доставить на околоземную орбиту, чтобы посмотреть, как происходит процесс кристаллизации в условиях пониженной гравитации. К сожалению, эксперимент закончился неудачей. Как выяснилось намного позже, кристаллизация происходит только в том случае, если фермент зафиксирован в определенной структуре специальным препаратом. А в моем случае он был слишком «гибким»! Кристаллы необходимы для разработки противовирусных препаратов.

Позднее в своей исследовательской деятельности мне приходилось сталкиваться с тем, что люди боятся нашей работы. Так было в случае с гриппом, ТОРС и вирусом рака, поскольку заражались не только коллеги, но и их сослуживцы, и часто мужья и жены. Подозрительность была вполне оправданна, поскольку действительно было несколько инцидентов – в Китае, например, из лаборатории с высокой степенью биозащиты пропадал вирус ТОРС (три раза!); кроме того, однажды исчезло несколько лабораторных лягушек (Xenopus laevis), и это стало огромной проблемой в Калифорнии.

ОТ – специфическая характеристика ретровирусов, что удивило ученых, поскольку никто не ожидал, что РНК может транскрибироваться в ДНК для репликации. Это привело к пересмотру «центральной догмы» молекулярной биологии, согласно которой биосинтез ДНК – РНК – белок происходит в ходе двух последовательных процессов, транскрипции и трансляции соответственно. Хоуард Темин и независимо от него Дэвид Балтимор показали, что возможен и обратный процесс: ДНК может биосинтезироваться из РНК. Такую реверсивную транскрипцию впоследствии назвали «обратной» транскрипцией, в силу чего фермент получил название «обратная транскриптаза». (Интересно отметить, что ОТ может осуществлять две реакции: «превращать» РНК в ДНК и ДНК в ДНК, а изначальная РНК должна быть удалена при помощи РНКазы Н между этими двумя реакциями. В итоге получается двуспиральная ДНК.)

Открытие реверсивного (обратного) потока информации стало большой неожиданностью для ученых. Следовательно, ДНК может интегрироваться в ДНК генома клетки-хозяина и передаваться на протяжении всего жизненного цикла клетки при делении как клеточный ген. Ретровирусы обычно не вызывают лизис своей клетки-хозяина и не уничтожают ее, они «отпочковываются» от клеточной мембраны. Если исходить из того, что в процессе эволюции сначала появилась РНК, а потом ДНК, то понятие «обратная транскриптаза» окажется некорректным. Шаг от РНК к ДНК носит не реверсивный, а прямой характер. Строго говоря, правильно было бы назвать это явление «реальная транскриптаза»! В этом случае даже не пришлось бы менять сокращенное название на английском языке (RT)[9]9
  Реальная транскриптаза – real transcriptase (англ.), сокращенно RT; обратная транскриптаза – reverse transcriptase (англ.), сокращенно также RT. – Прим. ред.


[Закрыть], однако никто в таком изменении не заинтересован.

В настоящее время, когда, фигурально выражаясь, все возможные геномы секвенированы, самое большое удивление вызвало количество находящихся вокруг нас обратных транскриптаз. Они присутствуют во многих организмах, во всех эукариотах (животных и растениях), а также в археях, бактериях, ретротранспозонах, сплайсосомах и в странных химерных мультисателлитных ДНК (msDNA), а также в иммунной системе человека и бактерий. У одних только бактерий существует более 1000 различных видов обратных транскриптаз. Для чего они предназначены? В клетках млекопитающих нам известны ретротранспозоны, которые кодируют эти обратные транскипты, необходимые для действия механизма «копировать и вставить» клеточной ДНК, который будет описан ниже (ретротранспозоны напоминают упрощенный вариант ретровирусов). В 1978 г. один из ученых, открывших обратную транскриптазу, Дэвид Балтимор, организовал встречу, на которой кто-то из участников охарактеризовал существование обратной транскриптазы у мух: «Насколько мне известно, в организме мух нет ретровирусов». И лишь в настоящее время, много времени спустя, нам стало известно, что у мух тоже есть обратная транскриптаза, источником которой являются не ретровирусы, а их родственники, ретротранспозоны – предшественники или процессированные «деформированные» ретровирусы, которые широко распространены и существуют, в частности, у мух. Они чрезвычайно широко распространены. Так уж случилось, что ретровирусы как частный случай были открыты первыми!

Итак, мы выяснили, что обратные транскриптазы связаны не только с ретровирусами. Поскольку фаги, которые по большей части содержат ДНК, тоже относятся к вирусам, можно себе представить, что в процессе эволюции они в свое время имели РНК и только позднее ДНК-геномы, а в промежутке обладали ретровирусоподобными свойствами. То есть вполне можно ожидать открытия и «ретрофагов». Я сформулировала эту идею. Но, насколько мне известно, несмотря на интенсивные исследования, в которых я тоже участвовала, существует только один «ретрофаг», являющийся прибежищем одной из обратных транскриптаз (см. ниже).

Известно, что обратная транскриптаза – ключевой фермент в биологии. Вероятно, фермент ОТ даже в первую очередь «изобрел» ДНК и, безусловно, сыграл важную роль в формировании геномов, включая наш собственный, в процессе эволюции, которая насчитывает, как сейчас признано, более 100 млн лет. Возможно, изначально существовал более простой и примитивный предшественник ОТ. Я подчеркиваю значимость обратной транскриптазы не (только) потому, что я специалист именно по данному ферменту и сужу пристрастно, а еще и потому, что есть новые свидетельства очень важной роли этого фермента, который является одним из наиболее распространенных белков и даже ведущим ферментом в проекте по изучению образцов, забранных из океана, и составляет 13,5 % всех содержащихся в планктоне белков, даже через 45 лет. А почему? Ретровирусы, ретротранспозоны, механизм «копировать и вставить» подходят друг к другу и формируют геномы, стимулируя эволюцию. ОТ – молекула номер один, равно как и РНКаза Н, о которой речь пойдет в следующей главе.