Антитела против вируса гриппа заставляют его изменять собственные белки в сторону повышения инфекционности
Когда мы получаем прививку против гриппа, то можем лишь до некоторой степени быть уверены в том, болезнь нас минует. Вакцина нужна для того, чтобы натаскать иммунитет на потенциального врага: когда вирус объявится в организме, иммунная система быстро выставит против него антитела. Главная же неприятность состоит в том, что вирус в состоянии мутировать и уходить таким образом из-под удара иммунитета. Часто эти мутации приводят к появлению более опасных штаммов гриппа, чем те, что были до этого.
А главный парадокс заключается в том, что как раз вакцинация и заставляет вирус совершенствоваться в вирулентности.
Каким же образом антитела провоцируют эволюцию вируса? Вакцина стимулирует синтез иммуноглобулинов, связывающихся с гемагглютинином, поверхностным белком вируса. С помощью иммуноглобулинов клетки иммунной системы распознают и уничтожают инфекции. В свою очередь вирус, столкнувшись с антителами, производит некоторые изменения в своём гемагглютинине. Вирус размножается, и преимущество приобретают те частицы, у которых это место в белке несёт мутацию и потому не распознаётся антителами. Но это ещё не всё: оказалось, что такие обновлённые вирусы лучше прикрепляются к клеткам эпителия дыхательных путей, повышая таким образом собственные инфекционные свойства. Прикрепление происходит за счёт того же гемагглютинина, но тут учёные столкнулись с загадкой: участок белка, распознаваемый антителами и подвергающийся спасительному мутированию, и участок белка, который отвечает за прилипание к клеткам, в молекуле белка находятся довольно далеко друг от друга. Так что антитела как бы и не должны служить совершенствованию вируса. Но всё-таки служат.
Чтобы узнать, как это происходит, Рам Сасисекхаран с коллегами из Массачусетского технологического института (США) проанализировал взаимодействие аминокислот внутри молекулы гемагглютинина. Как и всякий белок, гемагглютинин представляет собой цепь аминокислот, свёрнутую особым образом. Когда белок приобретает уникальную пространственную структуру, разные группы аминокислот могут оказаться ближе или дальше друг от друга. Собственно говоря, взаимодействия между аминокислотами и определяют внешний вид молекулы; физико-химические силы между аминокислотами работают как заклёпки, удерживающие форму белка. И если изменить одну из взаимодействующих аминокислот, то это неизбежно отразится на остальных. Оставить изменение без компенсации нельзя: если ослабнет взаимодействие между участками молекулы, белок денатурирует.
По словам исследователей, аминокислоты из двух участков вирусного гемагглютинина находятся в довольно тесном взаимодействии. Поэтому, когда в результате мутации меняется аминокислота в участке, с которым связываются иммуноглобулины, вслед за ней будет заменена и аминокислота в участке взаимодействия с клетками. То есть эволюция вируса происходит по двум причинам — из-за появления антител и из-за особенностей строения белка, к которому эти антитела вырабатываются.
Результаты работы учёных опубликованы в разделе Scientific Reports онлайн-версии журнала Nature.
Все эти соображения можно приложить не только к вирусу гриппа, но и к любому инфекционному агенту. Иными словами, при разработке вакцины необходимо детальнейшим образом вникать в строение антигенных молекул вирусов и бактерий, чтобы своими руками невольно не создать какой-нибудь сверхагрессивный суперштамм. Пока же учёные советуют проводить вакцинацию населения с максимальным тщанием. Ведь чем больше людей получат пусть и несовершенные антитела, тем меньше у вируса будет шансов развить свою спасительную мутацию и перейти в ответное наступление.