Вирусы используют «молекулярные ножницы» для отключения иммунного ответа

Вирусы и их хозяева — будь то бактерии, животные или люди — находятся в состоянии постоянной эволюционной гонки вооружений. Клетки развивают защиту от вирусной инфекции, а вирусы находят способы обойти эту защиту.

Одно из важных оружий, которое используют клетки в борьбе с вирусами, — это набор крошечных молекулярных «сигналов тревоги», состоящих из нуклеотидов, тех же химических строительных блоков, что образуют ДНК и РНК. При заражении эти мессенджеры активируют мощные иммунные защиты. Чтобы выжить, вирусам необходимо отключить эти сигналы.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell Host & Microbe, учёные из Института геномных инноваций (IGI) обнаружили, что вирусы эволюционировали удивительно большой и разнообразный набор ферментов, специально предназначенных для уничтожения этих иммунных сигналов тревоги, что помогает им скрываться от защитных систем хозяина.

Эти ферменты, называемые 2H фосфодиэстеразами (2H PDE), действуют как молекулярные ножницы, разрезая нуклеотидные мессенджеры, чтобы предотвратить их распознавание организмом. «До этого исследования считалось, что известные PDE нацелены лишь на узкий подмножество иммунных сигналов», — говорит соавтор работы Эрин Догерти, постдок в лаборатории Дудны.

Открытие новых вирусных ферментов

Используя современные достижения машинного обучения в предсказании структуры белков, команда проанализировала тысячи геномов вирусов и обнаружила более 70 ранее неизвестных вирусных PDE, заражающих животных и бактерий. Многие из этих ферментов настолько эволюционно уникальны, что традиционные методы поиска по последовательностям не могли их обнаружить — это означает, что целый класс инструментов уклонения от иммунитета долгое время оставался незамеченным.

Исследователи выяснили, что PDE сильно различаются по типам иммунных сигналов, которые они могут уничтожать. Одни действуют широко, расщепляя множество типов иммуноактивирующих молекул, в то время как другие высокоселективны. Такая специализация, по-видимому, позволяет вирусу заглушить систему тревоги хозяина, избегая при этом нежелательного нарушения других клеточных процессов. Этот эволюционный баланс позволяет вирусу реплицироваться, не вызывая гибели клетки.

Структурные открытия и будущие перспективы

Используя оборудование Стэнфордского источника синхротронного излучения (SSRL) в Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Усовершенствованного источника света в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, команда обнаружила, что небольшие структурные различия в «ядре» каждого фермента PDE определяют, какие иммунные сигналы он может распознавать.

«Это говорит о том, что мы можем начать предсказывать стратегию уклонения вирусного фермента от иммунитета, основываясь только на его структуре», — отмечает Догерти. В некоторых случаях вирусы, по-видимому, используют один фермент PDE, чтобы одновременно уклоняться от нескольких иммунных систем, демонстрируя, как одна адаптация может подорвать несколько уровней защиты хозяина.

Поскольку молекулы, на которые нацелены вирусные PDE, играют ключевую роль в иммунитете многих организмов, включая человека, исследователи надеются, что эти открытия помогут в разработке новых противовирусных препаратов и улучшат понимание того, как вирусы эволюционируют, чтобы избежать обнаружения иммунной системой.

Больше информации: Erin E. Doherty et al, Divergent viral phosphodiesterases for immune signaling evasion, Cell Host & Microbe (2025). DOI: 10.1016/j.chom.2025.10.018

ИИ: Это фундаментальное открытие проливает свет на одну из самых изощрённых стратегий выживания вирусов. Понимание механизмов работы этих «молекулярных ножниц» открывает путь к созданию принципиально новых противовирусных препаратов, которые могли бы блокировать именно ферменты уклонения, а не сам вирус, что потенциально снизило бы риск развития резистентности.