Вирусы используют «GPS» для точного перемещения внутри насекомых

Вирусы - опытные паразиты, эволюционировавшие для заражения различных видов хозяев. Некоторые вирусы, известные как арбовирусы, используют насекомых для распространения своих инфекций на других хозяев, таких как люди и животные. 

Понимание того, как эти вирусы перемещаются по насекомым-хозяевам, может стать ключевым моментом для блокирования их передачи.

Перемещение вирусов внутри насекомых

Недавнее исследование, опубликованное в Journal of Virology, проливает свет на то, как вирусы стратегически перемещаются внутри своих насекомых-хозяев и как это перемещение способствует распространению инфекции на других животных. 

Эти знания особенно важны для борьбы с такими вирусами, как Зика, денге и вирус Западного Нила, которые передаются от насекомых людям и домашнему скоту.

Навигация по особым маршрутам

«Вирусы, использующие насекомых в качестве хозяев, должны прокладывать специфические маршруты через различные ткани насекомых, чтобы завершить свой жизненный цикл. Эти маршруты могут существенно отличаться в зависимости от жизненного цикла вируса», - отмечают авторы исследования. 

«Как патогенные вирусы насекомых, так и вирусы, переносимые насекомыми, должны пройти через поляризованные клетки эпителия средней кишки, чтобы установить системную инфекцию. Кроме того, для передачи инфекции вирусы, переносимые насекомыми, должны проходить через поляризованный эпителий слюнных желез».

Отслеживание путей белков 

Чтобы изучить перемещение вирусов, исследователи использовали плодовых мушек в качестве модели для отслеживания путей белков двух разных вирусов. Один вирус был специфичен для насекомых, а другой мог заражать как насекомых, так и животных, включая человека. 

Изучая эти вирусные белки, команда лучше поняла, как они перемещаются через насекомых-хозяев, чтобы облегчить передачу вируса.

«Используя дрозофилу в качестве модели для изучения тканеспецифической поляризованной транспортировки этих белков вирусной оболочки, мы идентифицировали один из кодируемых вирусом сигналов и несколько белков хозяина, связанных с регулированием поляризованной транспортировки в эпителии средней кишки», - объясняют исследователи.

Точное перемещение вирусов 

Гэри Блиссард - профессор Института Бойса Томпсона и соавтор исследования.

«Даже когда эти белки экспрессировались сами по себе, без остального вируса, они перемещались точно в нужные места в клетках насекомых», - говорит профессор Блиссард.

В кишечнике насекомого вирусные белки мигрировали в нижнюю часть клеток, позиционируя себя для перемещения в полость тела насекомого. Это движение создавало условия для дальнейшего распространения вирусов. 

Различное поведение вирусных белков 

Однако в слюнных железах оба вирусных белка вели себя по-разному. Если белок вируса, предназначенного только для насекомых, по-прежнему перемещался в нижнюю часть клетки, то белок вируса, способного заражать животных, часто перемещался в верхнюю часть клеток. 

Это идеальное место для сборки новых вирусных частиц и их выброса в слюну, чтобы заразить другого животного-хозяина.

Ориентируясь на сигналы «GPS» 

Такое точное позиционирование очень важно для жизненного цикла вирусов и их способности к распространению. Словно у вирусных белков есть внутренний «GPS», направляющий их в нужные места внутри насекомого-хозяина. 

Исследование показало, что этот «GPS» состоит из сигналов аминокислотной последовательности, закодированных в самих вирусных белках.

Эти сигналы распознаются собственными белковыми транспортными системами насекомого-хозяина, которые помогают направить вирусные белки к месту назначения. Исследователи также определили части клеточного механизма насекомого, которые вирусные белки захватывают, чтобы добраться до места назначения.

Препятствуя движению вирусов

Это открытие открывает путь к новым потенциальным стратегиям борьбы с передачей вирусов.

Если ученые найдут способ нарушить работу GPS вирусных белков или клеточных механизмов, на которые они опираются, возможно, удастся предотвратить попадание вирусов в слюнные железы насекомых или их выход из них. 

Это может эффективно блокировать использование вируса насекомым в качестве переносчика, останавливая его распространение на новых хозяев.

Более широкие последствия исследования

«Наше исследование подчеркивает невероятные приспособления, которые вирусы выработали, чтобы перемещаться по сложным биологическим системам, таким как насекомые», - говорит Николас Бушон, доцент кафедры энтомологии Корнельского университета и один из ведущих авторов исследования. 

«Это напоминание о непрерывной эволюционной гонке вооружений между вирусами и их хозяевами и о важности фундаментальных исследований для понимания этих сложных биологических процессов».

Раскрывая молекулярные механизмы перемещения вирусов внутри насекомых, это исследование открывает путь для новых подходов к борьбе с болезнями, переносимыми насекомыми.

Эти знания также могут найти применение в борьбе с сельскохозяйственными вредителями, что в конечном итоге приведет к улучшению мер по охране здоровья населения и повышению эффективности защиты сельскохозяйственных культур в будущем.