Гуморальная и клеточная иммунные системы.

Простейшие — фагоцитирующие эндосимбионты многоклеточных образований не могли при дальнейшем усложнении многоклеточной жизни защитить ее от случайного проникновения отдельных прокариотов и одноклеточных эукариотов.

низма. Поэтому преимущество под давлением естественного отбора стали получать многоклеточные виды, у которых формировались взаимосвязанные системы по узнаванию и элиминации инфицированных фагоцитирующих клеток. У позвоночных они сложились еще в одну систему иммунитета, которую ученые условно делят на гуморальную и клеточную.

Паразит (микоплазма, бактерия или вирус), попав в организм позвоночного животного, встречает там уже не только своих «старых знакомых» по архейской эре — фагоцитирующие клетки, но и нечто качественно иное — иммунную систему — т. е. комплекс взаимосвязанных реакций органов и тканей макроорганизма на такое проникновение. И если судить по работе М. Marketon et аі. (2005), он «не узнает» клетки иммунной системы, эволюционировавшие уже в многоклеточных организмах. В селезенке мыши при экспериментальной чумной инфекции практически не поражаются T- и В-клетки, составляющие там большинство. Зато «в полном составе» гибнут все фагоцитирующие клетки. «В упор не замечает» лимфоциты и возбудитель натуральной оспы (McFadden G., 2004).

Паразит, сумевший «незамеченным» проникнуть в фагоцитирующую клетку, становится заметным иммунной системе, начав размножаться. Синтезирующиеся вирусные белки либо ЛПС бактерий образуют комплексы с поверхностными антигенами клетки (антигены гистосовместимости или трансплантационные антигены), а те распознаются Т-лимфоцитами.

Микроорганизм, сумевший размножиться в макрофаге, в дальнейшем имеет дело с неизвестными ему из архейской жизни клонами узкоспециализированных В-лимфоцитов, запускающих синтез антител, специфичных к его поверхностным белкам. Сам по себе В-лимфоцит для такого паразита безвреден, но связанный антителом, синтезированным В-лим- фоцитом, он легко становится «добычей» тех, кого привык использовать для собственного обитания, питания и размножения. Эту часть иммунных реакций (включая активизацию системы комплемента) исследователи традиционно относят к гуморальному иммунитету.

Общим для генетических систем, кодирующих антитела, рецепторы B- и Т-клеток и трансплантационные антигены, является их сложная интрон- экзонная организация и выраженная полигенность. Репертуар антител ученые затрудняются определить, считая, что он «насчитывает миллионы специфичностей». Ни одна другая генетическая система организма не имеет такого количества аллельных форм определенного гена, как транс-

плантационные антигены. В систему входят около 400 генов, обнаружено 3,6 млн строительных блоков ДНК, общее число фенотипов HLA составляет около 20 млрд. Системы не дублируют друг друга по специфичности распознавания антигенов. Сложная интрон-экзонная организация генов — это обычный результат деятельности ретроэлементов (см. рис. 7, 13 и 15). В следующей главе мы рассмотрим «ответы» иммунной системы на ретровирусы, подтверждающие причастность ретровирусов к созданию иммунной системы многоклеточных организмов вообще, и человека в частности. Но прежде чем перейти к столь непопулярной у разработчиков ВИЧ-вакцин теме, я хочу обратить внимание читателя на роль в инфекционных и эпидемических процессах, вызываемых ретровирусами, так называемых антиретровирусных систем (факторов) клеток.

Белки AID/APOBEC. Семейство AID/APOBEC включает белки, способные деаминировать цитозин на урацил у однонитевых полинуклеотидов. Они выполняют разные физиологические функции в клетке. АРОВЕС1 (обнаружен первым) редактирует посредством этого механизма мРНК аполипопротеина В (АроВ), внедряя преждевременный стоп-кодон и индуцируя продукцию «обрезанного» АроВ, который имеет уже другую функцию, Роль АРОВЕС2 остается неясной, но эволюционно он считается «родительским» для всего семейства (Cullen В. G., 2006).

Лктивационно-индуцируемая деаминаза (activation-induced deaminase, AID) также имеет древнее происхождение. Она функционирует в активированных В-клетках, где случайным образом редактирует дезоксицигидин (deoxycytidine) в дезоксиуридин (deoxyuridine) в локусах иммуноглобулиновых генов и является триггером активации процесса соматической гипермутации (somatic hypermutation, SHM) lg-вариабельного региона генов, кодирующих антиген-связывающие сайты. Если активность AID оказывается направленной на не Ig-гены, то это приводит к злокачественному перерождению В-клеток, но механизм, отвечающий за «нацеливание» SHM на Ig-гены, неизвестен (Ronai D. et аі., 2005).

Ген APOBEC 3G кодирует белок, который упаковывается в ретровирусные частицы, где дезаминирует цитозин на урацил в минус-цепи вирусной ДНК в процессе обратной транскрипции. В результате чего в плюс-цепи кДНК гуанозин заменяется аденином, и репликация ВИЧ останавливается. Этот механизм распространяется только на ВИЧ, лишенные гена белка Vif (фактор инфекционное™ вируса), и не влияет на продукцию вируса с полноценным Vif, Ген APOBEC 3G функционирует одинаковым образом как в Т-клетках-хелперах, так и в макрофагах (Wahl S. et аі., 2006).

Геном человека и других приматов кодирует по крайней мере пять, а возможно, и семь таких белков, сгруппированных в отдельный генный кла-

стер на хромосоме 22. Любопытно то, что белки АРОВЕСЗ всегда (!) неэффективны в отношении ретровирусов, обычно инфицирующих Т-хелперы и макрофаги данного вида, но, как правило, оказываются эффективными в отношении гетерологичных ретровирусов (Cullen В.

Эволюционное происхождение белков APOBEC неясно. Гомологи АРОВЕС2 обнаружены у костных рыб, но АРОВЕСЗ у рыб и птиц не выявлено. Скорость несинонимичных замен у АРОВЕСЗ приматов значительно выше синонимичных, что свидетельствует о постоянном селективном давлении на них (Cullen В. G., 2006). В этой связи посмотрим на эволюцию и организацию всего семейства АРОВЕСЗ-генов (рис. 42).

S. G. Conticello et. аі. (2005) считают такую организацию локуса АРОВЕСЗ приматов следствием неправильного кроссовера и рекомбинации, характерных для ретровирусной активности. Во всяком случае, остатки ретровирусов с повторяющимися элементами (главным образом, LTR из ERV класса I) в сумме составляют до 19 % полного локуса АРОВЕСЗ человека. Наиболее интенсивно они представлены в регионах, фланкирующих гены APOBEC3G и АРОВЕСЗН. В пользу своей гипотезы исследователи приводят тот факт, что псевдогены АРОВЕСЗ на хромосоме 12 происходят от ретротранспозиционных актов.

В свете приведенных данных по элиминации Т-клетками дефектных ВИЧ, представление о том, что ВИЧ поражает Т-клетки для того, чтобы размножаться, будет упрощением проблемы необратимости ВИЧ-инфекции. Надо отнестись серьезно к возможности и того, что в эволюционном прошлом позвоночных ретровирусы «создали» АРОВЕСЗ «под себя», и эти белки продолжают играть какую-то не совсем понятную для нас роль в их собственной эволюции, происходящей уже с нашим участием. В этом аспекте проблемы любопытны данные М. С. Mikl et аі. (2005), необнаруживших фенотипические отклонения у мышей с разрушенным геном белка АРОВЕСЗ.

TRIMSa. Антиретровирусный белковый комплекс, названный трехсоставным взаимодействующим мотивом 5a (tripartite interaction motif 5α, TRlMSa), идентифицирован М. Stremlau et al. (2004) в клетках обезьян-

его взаимодействием с протеасомой и внести «сигналы*» для протеолиза посредством RING-зависимой аутоубиквитинилации (см. выше). Формирование комплекса «вирус — TRIM 5а» блокирует этап «раздевания» вируса и перенос его нуклеиновой кислоты в ядро клетки. Инфекция блокируется еще до обратной транскрипции вирусной РНК. Исследование TRIM5a у близкородственных приматов показало, что различия между ними, определяющие антивирусную специфичность, обнаруживаются в участках ВЗО.2-домена. Судя по высокому соотношению dN/dS, эти участки белка, соответствующие его поверхностным петлям, в ходе эволюции приматов подверглись позитивной селекции (Towers G. J., 2007).

Протеиновое семейство TRIM возникло в результате дупликации последовательности предкового гена, что характерно для активности ретроэлементов. Ген TRIM5 человека расположен на хромосоме 11 в пределах группы тесно связанных TRIM, включающих TRIMS, 6, 34 и 22. Эти TRIM либо не имеют, либо имеют относительно слабую антиретровирусную активность против близких ретровирусов (ВИЧ-1, ВИЧ-2, SIVmac, EIAV и MLV). Трудно сказать, почему это происходит. Возможно, они имеют какую-то другую, альтернативную функцию, или они просто неактивны против этой «выборки» ретровирусов. Во всяком случае, TRIM6, 22 и 34, непохожие на TRIM5, не имеют В30.2 доменов, что предполагает в эволюционном прошлом отсутствие на них того селективного давления, которому подвергался TRIM5 (Zhang F. et al., 2006; Li X. et al., 2007),

Взаимодействие между ВИЧ-1 и TRIMSa в клетках приматов Старого Света возможно благодаря циклофилину А (cyclophilm A, CypA).

Тот факт, что гены TRIM10, 15, 26, 27, 31, 38, 39 и 40 ассоциированы с главным комплексом гистосовместимости на хромосоме 6 и во время гриппозной инфекции их экспрессия усиливается, позволяет предположить возможность их участия в работе системы гуморального и клеточного иммунитета (Nisole S. et аі., 2005). Однако активность CypA не связана с активностью TRIM5a. Поэтому Z. Keckesova et аі. (2005) считают антиретровирусную активность TRIMSa не зависящей от реакций иммунной системы человека.

Оба известных антиретровирусных фактора, TRIMSa в комплексе с CypA и АРОВЕСЗ, защищают клетки только от «чужеродных» для них ретровирусов. В отношении же «своих» ретровирусов они являются фильтрами, гарантирующими виду, что другие экзогенные ретровирусы не могут составить им конкуренцию. Для вида Homo sapiens антиретровирусные факторы TRIMSa и АРОВЕСЗ являются гарантами успешности его инфицирования ВИЧ-1. C антропоцентрической точки зрения их существование с такой функцией бессмысленно. Однако если посмотреть на распространение ретровирусов в эволюционном аспекте проблемы, то смысл в поддержании естественным отбором TRIM5a и АРОВЕСЗ все же есть. Они обеспечивают условия для эндогенизации в зародышевую линию хозяина экзогенных ретровирусов, что происходит в ходе процесса, который мы понимаем как пандемический. Чем более масштабный характер принимает пандемия, тем больше генетическое разнообразие как самих ретровирусов, так и взаимодействующих с ними хозяев. Эндогенизация происходит случайно, но это такая же случайность, как и выстрел из револьвера при игре в «русскую рулетку», когда заполнение патронами барабана и нажатие на курок происходят со все возрастающей скоростью.

* * Ht

Эволюционное прошлое иммунной системы многоклеточных организмов свидетельствует о закреплении за ней естественным отбором резервуарной роли по отношению к ретровирусам. Поэтому можно утверждать, что эволюционный процесс среди многоклеточных организмов (по крайней мере, из царства животных) реализуется через клетки, которые мы относим к иммунной системе. В нашем восприятии времени мы видим только одну их функцию — защиту организма от антиген но-чуже родных веществ. Но благодаря клеткам иммунной системы происходит размножение и накопление экзогенных ретровирусов до какой-то критической массы, которая позволяет некоторым из них эндогенизироваться в зародышевой линии отдельных особей инфицированного вида, и в дальнейшем передаваться вертикально, меняя его эволюционную траекторию по механизму аллопатрического или симпатрического видообразования. ВИЧ/ СПИД-пандемия среди вида Homo sapiens — частное проявление этого процесса в эволюции таксона приматов.