Obrana organizmů a reakce virů

Každý organizmus se proti virům brání. Organizmy, které to nedělaly, již na Zemi nejsou. Existují nejrůznější mechanizmy a strategie obrany. Na tomto místě probereme pouze některé.

Jak jsme již psali v předešlých kapitolách, jsou bakterie nesmírně zajímavými organizmy, které se dokáží účinně bránit virovým infekcím. Nejznámější je restrikčně modifikační systém založený na restrikčních endonukleázách, což jsou enzymy, které dokáží štěpit DNA ve velmi specifických místech, kterým říkáme palindromy. Tyto palindromatické sekvence se však nalézají nejen na virové DNA, ale i na bakteriální DNA. Bakterie si však své palindromy ochrání pomocí enzymu metylázy, jež na nukleotidy palindromu připojí metylovou skupinu a takto ochráněná místa restrikční endonukleázy ignorují.

Další bakteriální obrana spočívá v naprosto neuvěřitelném mechanizmu pojmenovaném CRISPR Cas. Více o CRISPRu i restrikčně modifikačním systému se dočtete v oddílu Bakterie.

Nás lidi chrání proti virům imunitní systém, jehož mechanizmy jsou stejné i u ostatních obratlovců. Proti virům se vyvinul širší arzenál zbraní. Nejrychlejší obrana je řazena do vrozené (nespecifické) imunity a je založena na malých molekulách ­ interferonech. Tělní buňka napadená virem zpravidla pozná, že se jí v útrobách děje cosi nekalého, takže začne produkovat interferony do svého okolí. Okolní buňky mají pro interferony receptory a tyto receptory po kontaktu s interferonem navodí v buňce „protivirový stav“. Ten spočívá v mnohem rychlejší degradaci RNA a dalších pochodech, které virům znemožňují rozmnožování. Druhá, mnohem mohutnější obrana spočívá v existenci B a T lymfocytů. Tyto bílé krvinky zahrnujeme do adaptivní (specifické) imunity. T lymfocyty dokáží najít buňky napadené viry a donutit je k apoptóze (programovaná buněčná smrt). B lymfocyty vytvářejí ohromná množství protilátek. Jedna z významných funkcí protilátek je jejich navázání na povrch viru, čímž se znemožní jeho adsorpce na povrch hostitelské buňky. Máte-li dost kuráže podívejte se na mé stránky věnující se imunologii.

Proti virům se dokáží bránit i rostliny. Valná většina rostlinných virů patří mezi ss+RNA viry, přičemž rostliny produkují malé RNA molekuly, které s virovou RNA interferují (obě vlákna se komplementárně spojí). Tyto malé RNA molekuly se označují siRNA. Virová RNA je tímto způsobem zablokována a zastaví se produkce viru.

Takhle to vypadá, že jsou viry ve velké nevýhodě a postupně by měly zaniknout. Na své straně mají však velkou chybovost polymeráz. Ta při replikaci virové nukleové kyseliny vytváří ohromná množství mutovaných virů, z nichž alespoň někteří mohou být rezistentní proti endonukleázám, nebo se dokáží skrýt před T lymfocyty, popřípadě se jim změní povrchové proteiny, na které se již nenaváží protilátky. Mezi buněčnými organizmy a viry zuří nikdy nekončící závody ve zbrojení.

Nestandardní nukleotidy

Ve virových nukleových kyselinách se můžeme často potkat s nukleotidy, o kterých se ve škole neučí.  Například bakteriofág T4 má ve své DNA místo normálního cytozinu 5-hydroxymetyl cytozin. Genom viru samozřejmě obsahuje geny pro syntézu této neobvyklé báze. Pakliže budete přemýšlet nad tím, proč tento fág vlastní modifikovaný cytozin, dojdete k závěru, že jsou místa s touto modifikací rezistentní proti restrikčním endonukleázám.

Některé DNA viry také ve svém genomu mají místo tyminu uracil, tedy bázi typickou pro RNA. Někteří vědci na tomto základě došli k závěru, že jsou viry spojovacím článkem mezi RNA světem a buňkami vznikajícími před necelými čtyřmi miliardami let na počátku života.

Shrnutí

Každý organizmus se snaží virovým nákazám zamezit, a proto si organizmy vyvinuli různé systémy na boj s viry. U bakterií se jedná o RM systém a CRISPR Cas systém, u rostlin nalézáme siRNA a u zvířat se vyvinula imunita jako taková. Viry se však těmto systémům snaží bránit. Dobrou obranou je obrovská mutační rychlost, popřípadě různé nestandardní nukleotidy vedoucí ke zmatení obranných systémů hostitele.