Віруси використовують «GPS» для точного переміщення всередині комах

Віруси є досвідченими паразитами, які еволюціонували, щоб інфікувати різноманітні види господарів. Деякі віруси, відомі як арбовіруси, використовують комах для поширення своїх інфекцій іншим господарям, таким як люди та тварини. Розуміння того, як ці віруси переміщуються через комах-господарів, може дати ключову інформацію для блокування їх передачі.

Переміщення вірусу всередині комах

Недавнє дослідження, опубліковане в Journal of Virology, проливає світло на те, як віруси стратегічно переміщуються всередині своїх комах-господарів і як цей рух сприяє поширенню інфекції іншим тваринам.  Ці знання особливо важливі для боротьби з такими вірусами, як Зіка, денге та вірус Західного Нілу, які передаються від комах людям і худобі.

Навігація по конкретних маршрутах

«Віруси, які використовують комах як господарів, повинні пройти певні маршрути через різні тканини комах, щоб завершити свій життєвий цикл. Шляхи можуть суттєво відрізнятися залежно від життєвого циклу вірусу», — зазначили автори дослідження. 

«Як патогенні віруси комах, так і віруси, переносники яких переносяться комахами, повинні пройти через поляризовані клітини епітелію середньої кишки, щоб створити системну інфекцію. Крім того, віруси, які переносяться комахами, також повинні проходити через поляризований епітелій слинних залоз для передачі».

Відстеження шляхів білків 

Щоб дослідити переміщення вірусів, дослідники використовували плодових мушок як модель, щоб простежити шляхи білків двох різних вірусів. Один вірус був специфічним для комах, а інший міг заразити як комах, так і тварин, включаючи людей. 

Вивчаючи ці вірусні білки, команда отримала краще розуміння того, як вони переміщуються через комах-господарів, щоб полегшити передачу.

«Використовуючи дрозофілу як модель для дослідження тканиноспецифічної поляризованої торгівлі цими білками вірусної оболонки, ми ідентифікували один із закодованих вірусом сигналів і кілька білків господаря, пов’язаних з регулюванням поляризованої торгівлі в епітелії середньої кишки», — пояснили дослідники.

Точний рух вірусів 

Гарі Бліссард — професор Інституту Бойса Томпсона та співавтор дослідження.

«Навіть при самостійній експресії, без решти вірусу, ці білки переміщувалися в точні місця в клітинах комах», — сказав професор Бліссард.

У кишківнику комахи вірусні білки мігрували на дно клітин, позиціонуючись, щоб переміститися в порожнину тіла комахи. Цей рух створив умови для подальшого поширення вірусів. 

Різна поведінка вірусних білків 

Однак у слинних залозах два вірусних білка вели себе по-різному. У той час як білок з вірусу, що поширюється тільки на комах, усе ще переміщувався на дно клітини, білок з вірусу, здатного інфікувати тварин, часто зміщувався наверх клітини.  Це ідеальне місце для збирання нових частинок вірусу та вивільнення їх у слину, готову заразити іншу тварину-господаря.

Керуючись сигналами «GPS»

Таке точне позиціонування має вирішальне значення для життєвих циклів вірусів і здатності поширюватися. Це майже так, ніби вірусні білки мають внутрішній «GPS», який спрямовує їх до потрібних місць усередині хазяїна комах. 

Дослідження показало, що цей «GPS» складається з сигналів послідовності амінокислот, закодованих у самих вірусних білках.

Ці сигнали розпізнаються власними білковими транспортними системами комахи-господаря, які допомагають направляти вірусні білки до цільових місць призначення. Дослідники також ідентифікували частини клітинного механізму комах, які вірусні білки захоплюють, щоб досягти свого кінцевого місця.

Порушення руху вірусів

Це відкриття відкриває двері потенційним новим стратегіям боротьби з передачею вірусу. Якщо вченим вдасться знайти спосіб порушити GPS вірусних білків або клітинний механізм, на який вони покладаються, можна запобігти досягненню вірусами слинних залоз комах або їх виходу з них.  Це могло б ефективно блокувати використання вірусом комахи як переносника, зупиняючи його поширення на нових господарів.

Більш широкі наслідки дослідження

«Наше дослідження підкреслює неймовірні пристосування вірусів, які еволюціонували, щоб орієнтуватися в складних біологічних системах, таких як комахи», — сказав Ніколас Бушон, доцент кафедри ентомології Корнельського університету та один із провідних авторів дослідження. 

«Це нагадування про безперервну еволюційну гонку озброєнь між вірусами та їхніми господарями та важливість фундаментальних досліджень для розуміння цих складних біологічних процесів».

Розкриваючи молекулярні механізми руху вірусів у комахах, це дослідження прокладає шлях до нових підходів до боротьби з хворобами, що передаються комахами. Ці знання також можуть мати застосування в боротьбі зі шкідниками сільського господарства, що зрештою призведе до кращих заходів охорони здоров’я та покращення захисту врожаю в майбутньому.