Deres resultater tyder på, at forbløffende 30 procent af alle proteintilpasninger siden menneskets divergens med chimpanserne er blevet drevet af vira.

“Når man har en pandemi eller en epidemi på et tidspunkt i evolutionen, tilpasser den population, som er mål for virussen, sig enten eller uddør. Det vidste vi godt, men det, der virkelig overraskede os, er styrken og klarheden af det mønster, vi fandt,” siger David Enard, Ph.D., der er postdoc ved Stanford University og førsteforfatter af undersøgelsen. “Det er første gang, at vira er blevet vist at have en så stærk indvirkning på tilpasning.”

Undersøgelsen blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet eLife og vil blive præsenteret på The Allied Genetics Conference, et møde arrangeret af Genetics Society of America, den 14. juli.

Proteiner udfører en lang række funktioner, der holder vores celler kørende. Ved at afsløre, hvordan små justeringer i proteinets form og sammensætning har hjulpet mennesker og andre pattedyr til at reagere på virus, kan undersøgelsen hjælpe forskere med at finde nye terapeutiske spor mod nutidens virale trusler.

“Vi lærer, hvilke dele af cellen der tidligere er blevet brugt til at bekæmpe virus, formentlig uden skadelige virkninger på organismen,” siger undersøgelsens seniorforfatter, Dmitri Petrov, Ph.D., Michelle and Kevin Douglas Professor of Biology og Associate Chair of the Biology Department at Stanford. “Det skulle give os indsigt i trykpunkterne og hjælpe os med at finde proteiner, som vi kan undersøge med henblik på nye behandlinger.”

Tidligere forskning i interaktioner mellem virus og proteiner har næsten udelukkende fokuseret på individuelle proteiner, der er direkte involveret i immunforsvaret – det mest logiske sted, man ville forvente at finde tilpasninger drevet af vira. Dette er den første undersøgelse, der tager et globalt kig på alle typer proteiner.

reklame

“Det store fremskridt her er, at det ikke kun er meget specialiserede immunproteiner, der tilpasser sig mod virus,” siger Enard. “Stort set alle typer af proteiner, der kommer i kontakt med virus, kan deltage i tilpasningen mod virus. Det viser sig, at der er mindst lige så meget tilpasning uden for immunresponset som inden for det.”

Teamets første skridt var at identificere alle de proteiner, der er kendt for at interagere fysisk med virus. Efter en omhyggelig gennemgang af titusindvis af videnskabelige resuméer har Enard reduceret listen til omkring 1.300 proteiner af interesse. Hans næste skridt var at opbygge big data-algoritmer til at gennemsøge genomiske databaser og sammenligne udviklingen af virus-interagerende proteiner med udviklingen af andre proteiner.

Resultaterne viste, at tilpasninger er sket tre gange så hyppigt i virus-interagerende proteiner sammenlignet med andre proteiner.

“Vi er alle interesserede i, hvordan det er, at vi og andre organismer har udviklet sig, og i det pres, der har gjort os til det, vi er”, sagde Petrov. “Opdagelsen af, at denne konstante kamp mod virus har formet os i alle aspekter – ikke kun de få proteiner, der bekæmper infektioner, men alt – er dybtgående. Alle organismer har levet med vira i milliarder af år; dette arbejde viser, at disse interaktioner har påvirket alle dele af cellen.”

Vira kaprer næsten alle funktioner i en værtsorganismes celler for at kunne replikere og sprede sig, så det giver mening, at de ville drive udviklingen af det cellulære maskineri i højere grad end andre evolutionære pres som f.eks. rovdyr eller miljøforhold. Undersøgelsen kaster lys over nogle gamle biologiske mysterier, f.eks. hvorfor nært beslægtede arter har udviklet forskellige maskiner til at udføre identiske cellulære funktioner som DNA-replikation eller fremstilling af membraner. Forskerne vidste tidligere ikke, hvilken evolutionær kraft der kunne have forårsaget sådanne ændringer. “Denne artikel er den første med data, der er store nok og rene nok til at forklare mange af disse gåder på én gang”, siger Petrov.

Teamet bruger nu resultaterne til at grave dybere i tidligere virale epidemier i håb om indsigt, der kan hjælpe med at bekæmpe sygdomme i dag. For eksempel har HIV-lignende vira fejet gennem befolkningerne af vores forfædre samt andre dyrearter på flere punkter i løbet af evolutionens historie. Hvis man ser på virkningerne af sådanne virus på specifikke populationer, kan det give en ny forståelse af vores konstante krig med virus – og hvordan vi måske kan vinde det næste store slag.

Denne undersøgelse vil blive præsenteret torsdag den 14. juli fra kl. 11.15-11.30.under Natural Selection and Adaptation sessionen, Crystal Ballroom J1 som en del af The Allied Genetics Conference, Orlando World Center Marriott, Orlando, Florida.

Dette arbejde er finansieret af NIH-tilskuddene R01GM089926 og R01GM097415.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *