Да, вирусы — это просто восхитительно. Но есть все же штука, которая играет нам на руку. Ведь в долгосрочной эволюционной перспективе любой патоген выигрывает от того, что приспосабливается к своему хозяину. То есть научается причинять не слишком серьезный вред и при этом эффективно размножаться. Как делают большинство папиллом и многие герпесы, например.
Проблема — это именно новые для вида патогены. В этом смысле ВИЧ очень интересен. Про него ведь даже примерно известно, когда он к нам от обезьян передался (20-е годы прошлого века). Но, несмотря на новизну, сразу смог и сидеть тихо и передаваться эффективно. Чаще бывает по-другому. Новый для вида вирус вызывает сильные симптомы, быстро убивает и плохо передается. Так бывает со штаммами гриппа, которые циркулируют преимущественно в птичьих популяциях, и у которых «номера» их белков что-нибудь типа H7N9. Часто бывает так, что они случайно начинают передаватся от зверей к человеку и демонстрируют высокую убойную силу.
Это зависит от того, насколько далекое будущее вы имеете в виду:) В обозримом — вряд ли.
В принципе, для борьбы с вирусом надо решить три задачи: понять, с каким конкретно патогеном имеешь дело (узнать все про его геном и белки); найти то, что какой-то из ключевых белков сломает и придумать, как это быстро доставить к зараженным клеткам. Скорость решения всех этих задач, конечно, постоянно растет. Но до того, чтобы делать это за час, еще очень далеко.
К тому же, одной из самых разумных стратегий борьбы с инфекционными заболеваниями является вакцинация в сочетании с мониторингом образования новых штаммов. Я думаю, что ключ скорее в том, чтобы предотвратить эпидемии, чем в том, чтобы их потом лечить. В конце концов, с некоторыми вирусами уже справились.
Все так, за одним небольшим исключением. Далеко не все вирусы встраиваются в геном. Это делают, например, ретровирусы, такие как ВИЧ. Грипп такого не умеет, уж не знаю, к счастью, или к сожалению)
В случае гриппа самое опасное — это осложнения. От них часто погибают люди из групп риска: малыши, старики и пациенты с ослабленным иммунитетом. Поэтому важно иметь какое-то средство, которое позволит уничтожить вирус до того, как возникнут осложнения. Правда, в настоящее время средства от вируса, блокирующие отдельные его белки, к сожалению, нельзя назвать суперэффективными.
Дело в том, как быстро вирусы меняются. Грипп, к тому же, помимо точечных изменений в генах, а следовательно, в строении белков, имеет способность еще и меняться кусками своего генома с другими штаммами вируса, если они тоже заразили данный конкретный организм. «Структура вируса» — это некая общая модель, а даже небольшие отличия в конкретных белках могут сделать его не узнаваемым для иммунитета.
И все-таки, очень интересно было бы разобраться в том, кто и как в советские времена рисовал все те обучающие плакаты и иллюстрации по анатомии, зоологии, ботанике и всему прочему, что висели в коридорах и аудиториях Биофака, когда мы там учились. Наверное, и сейчас висят. Среди этих работ, как я помню, было очень много весьма толковых, интересных и аккуратных.
Да, действительно для сравнительно небольших вирусов вроде Денге или папилломы есть структуры основных белков капсида и данные о симметрии, на основе которых, например в программах типа Chimera можно восстановить вид вириона:
Недостаток таких моделей — обычно низкое разрешение (24А для денге, что далеко от атомного) и неполнота структур (не всех белков хватает и не все описаны полностью). В частности, опубликованная модель Денге (1k4r) содержит 180 Е-белков, но не имеет М-белков и никак не отражает строение внутренних компонентов и укладку генома. При работе с вирусом папилломы мы столкнулись с похожей исходной ситуацией. В результате по низкодетализованной модели основного белка с помощью структурной биоинформатики мы построили полноатомную модель в высоком разрешении, смоделировали минорные белки капсида и даже сделали предположение о том, как они могут взаимодействовать с геномом вируса.
Мембраны мы делали сами из моделей отдельных фосфолипидов и холестерина. Старались соблюсти те соотношения компонентов, которые встречаются в липидных рафтах — областях клеточных мембран, из которых чаще всего почкуются вирусные частицы с оболочкой. К реальности еще можно приближаться, конечно. Некоторые обращают внимание на то, что отдельные молекулы в несколько неестественном «прямолинейном» состоянии. Мы придумаем, как это забороть в какой-то момент.
Да, все, что отмечено серым — это структуры, которые либо забираются вирусом из хозяйской клетки, как мембранные оболочки (вирус не может их сам синтезировать), либо присоединяются к вирусным белкам клеточными ферментами, как в случае с гликозилированием — присоединением остатков углеводов. Это не всегда необходимо вирусу напрямую.
Также пока зепредельными по сложности представляются всяческие мимивирусы или вот эти товарищи: Giant viruses open Pandora's box Giant virus resurrected from 30,000-year-old ice
Их размеры в могут быть в полтора десятка раз больше, чем то, что на картинках в этом посте. То есть это уже приближается к клеткам бактерий. Когда-нибудь, возможно, замахнемся на нечто подобное, но это крайне сложно с точки зрения моделирования и рендера пока что.
Кстати, некоторые вирусы из списка просто космически сложные. Герпес, например. Его моделировать будет, пожалуй, труднее всего. И, конечно, не все одинаково хорошо изучены.
Не хотелось бы быть занудным, но мы предпочитаем чтобы наши изображения распространялись согласно вот этим правилам: visualscience.ru/company/licence/
Заранее спасибо!
А что касается текста поста, он очень любопытный. Поиск повторяющихся последовательностей, которые довольно давно разошлись и накопили много замен — весьма полезная штука. Среди прочего, при изучении мобильных генетических элементов, что лично мне особенно близко)
Проблема — это именно новые для вида патогены. В этом смысле ВИЧ очень интересен. Про него ведь даже примерно известно, когда он к нам от обезьян передался (20-е годы прошлого века). Но, несмотря на новизну, сразу смог и сидеть тихо и передаваться эффективно. Чаще бывает по-другому. Новый для вида вирус вызывает сильные симптомы, быстро убивает и плохо передается. Так бывает со штаммами гриппа, которые циркулируют преимущественно в птичьих популяциях, и у которых «номера» их белков что-нибудь типа H7N9. Часто бывает так, что они случайно начинают передаватся от зверей к человеку и демонстрируют высокую убойную силу.
В принципе, для борьбы с вирусом надо решить три задачи: понять, с каким конкретно патогеном имеешь дело (узнать все про его геном и белки); найти то, что какой-то из ключевых белков сломает и придумать, как это быстро доставить к зараженным клеткам. Скорость решения всех этих задач, конечно, постоянно растет. Но до того, чтобы делать это за час, еще очень далеко.
К тому же, одной из самых разумных стратегий борьбы с инфекционными заболеваниями является вакцинация в сочетании с мониторингом образования новых штаммов. Я думаю, что ключ скорее в том, чтобы предотвратить эпидемии, чем в том, чтобы их потом лечить. В конце концов, с некоторыми вирусами уже справились.
Недостаток таких моделей — обычно низкое разрешение (24А для денге, что далеко от атомного) и неполнота структур (не всех белков хватает и не все описаны полностью). В частности, опубликованная модель Денге (1k4r) содержит 180 Е-белков, но не имеет М-белков и никак не отражает строение внутренних компонентов и укладку генома. При работе с вирусом папилломы мы столкнулись с похожей исходной ситуацией. В результате по низкодетализованной модели основного белка с помощью структурной биоинформатики мы построили полноатомную модель в высоком разрешении, смоделировали минорные белки капсида и даже сделали предположение о том, как они могут взаимодействовать с геномом вируса.
Giant viruses open Pandora's box
Giant virus resurrected from 30,000-year-old ice
Их размеры в могут быть в полтора десятка раз больше, чем то, что на картинках в этом посте. То есть это уже приближается к клеткам бактерий. Когда-нибудь, возможно, замахнемся на нечто подобное, но это крайне сложно с точки зрения моделирования и рендера пока что.
www.visualnews.com/2011/06/11/harmful-virus-made-of-beautiful-glass/
Они несколько больше похожи на оригиналы, чем плюшевые истории, но тоже, конечно, имеют совершенно другие цели)
Заранее спасибо!
А что касается текста поста, он очень любопытный. Поиск повторяющихся последовательностей, которые довольно давно разошлись и накопили много замен — весьма полезная штука. Среди прочего, при изучении мобильных генетических элементов, что лично мне особенно близко)