Вирус на конвейере
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Нормальный фаг состоит из нескольких частей: сферы, в которой находится ДНК, стержня, чехла, надевающегося на стержень, и прочих мелочей, например усиков-фибрилл, которыми фаг прикрепляется к клетке, чтобы затем в нее проникнуть. Из всех этих деталей сложена оболочка фага — своеобразный «дом», в котором живет молекула ДНК. Эта молекула и хранит всю информацию о своем жилище.
Жизнь фага состоит, в сущности, из двух моментов: он рождается и затем проникает в клетку, заражая ее. Вирус прикрепляется к клетке с помощью усиков-фибрилл, пробивает хвостом ее оболочку. В образовавшееся отверстие и «пролезает» ДНК.
После того как ДНК проникла в клетку и удвоилась, начинается сборка новой оболочки фага. ДНК приступает к строительству белкового «дома-оболочки» нового фага, но не сразу, а постепенно, заготавливая определенные элементы строительной конструкции. В это время цитоплазм клетки походит на сборочный конвейер.
Некоторые этапы сборки проходят автоматически, а некоторыми непосредственно руководит сборщик. Сначала ДНК синтезирует белки своей сферы и особое ядрышко, вокруг которого белки уже под влиянием электростатических сил собираются в сферу. Без помощи ядрышка, как показали эксперименты, белки образуют не шар, а тонкую пленку! После того как родилась сфера, особый фермент, производимый ДНК, уничтожает «инструмент» — ядрышко. В это же время в другом цехе, где-нибудь на расстоянии нескольких десятков ангстрем, уже без инструментов ведется синтез более простых деталей фага. Эти детали изготавливаются уже по принципу самосборки. Сначала ДНК синтезирует белки стрежня, а они уже автоматически под действием химических и электрических сил соединяются в готовый стержень, растущий из небольшой пластинки.
После этого начинается строительство «чехла», которым будет покрыт стержень. Чехол состоит из двадцати четырех дисков, которые собираются непосредственно на стержне. Затем синтезируются усики и прочие детали фага. До поры до времени все это хозяйство плавает в цитоплазме клетки-хозяина.
Но вот наступает решающий момент, и ДНК медленно забирается в сферу и каким-то образом подает команду к окончательной сборке. Тут хвостик прикрепляется к сфере, и фибриллы-усики присоединяются к почти готовому фагу. Эта последняя операция и завершает рождение вируса.
По подобию вирусов строятся (на определенных этапах своего развития) и высшие организмы. Уже на примере фага видны два типа сборки: автоматическая самосборка простых деталей из белковых молекул и сборка с помощью инструментов (ядрышка) под непосредственным руководством самого строителя — ДНК. Так у фага собирается самая сложная деталь — сфера. Эти виды сборки, разработанные эволюцией на модели фага, нашли широкое распространение и в мире более сложных организмов, которые, видимо, в большей степени используют метод самосборки. В фаге Т-4 заложена и еще одна идея, не отброшенная эволюцией. В состав его хвоста входят молекулы АТФ. Когда они теряют фосфатные группы, хвостик вируса сокращается и пробивает оболочку клетки. В образовавшееся отверстие проникает ДНК. Так работает первая в мире по своей простоте мышца…
Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка
При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.