Tutkimustulokset viittaavat siihen, että hämmästyttävät 30 prosenttia kaikista proteiinien sopeutumisista siitä lähtien, kun ihmiset erosivat simpansseista, ovat olleet virusten aikaansaamia.

”Kun evoluutiossa jossain vaiheessa puhkeaa pandemia tai epidemia, viruksen kohderyhmään kuulunut populaatio joko sopeutuu uuteen tilanteeseen – tai sitten se kuolee sukupuuttoon. Tiesimme sen, mutta se, mikä todella yllätti meidät, oli havaitsemamme mallin voimakkuus ja selkeys”, sanoo tohtori David Enard, joka on Stanfordin yliopiston tutkijatohtori ja tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja. ”Tämä on ensimmäinen kerta, kun viruksilla on osoitettu olevan näin voimakas vaikutus sopeutumiseen.”

Tutkimus julkaistiin hiljattain eLife-lehdessä, ja se esitellään 14. heinäkuuta The Allied Genetics Conference -konferenssissa, joka on Genetics Society of American isännöimä kokous.

Proteiinit suorittavat valtavan määrän toimintoja, jotka pitävät solumme käynnissä. Tutkimus paljastaa, miten proteiinien muodon ja koostumuksen pienet muutokset ovat auttaneet ihmistä ja muita nisäkkäitä vastaamaan viruksiin, ja se voi auttaa tutkijoita löytämään uusia terapeuttisia johtolankoja nykypäivän virusuhkia vastaan.

”Opimme, mitä solun osia on käytetty virusten torjuntaan menneisyydessä, oletettavasti ilman haitallisia vaikutuksia organismiin”, sanoo tutkimuksen vanhempi kirjoittaja, tohtori Dmitri Petrov, Michelle ja Kevin Douglasin biologian professori ja Stanfordin biologian laitoksen apulaisprofessori. ”Tämän pitäisi antaa meille tietoa painekohdista ja auttaa meitä löytämään proteiineja, joita voimme tutkia uusia hoitomuotoja varten.”

Virusten ja proteiinien välistä vuorovaikutusta koskeva aiempi tutkimus on keskittynyt lähes yksinomaan yksittäisiin proteiineihin, jotka osallistuvat suoraan immuunivasteeseen – loogisin paikka, josta voisi olettaa löytävänsä virusten ajamia sopeutumia. Tämä on ensimmäinen tutkimus, jossa tarkastellaan kokonaisvaltaisesti kaikentyyppisiä proteiineja.

mainos

”Suuri edistysaskel tässä on se, etteivät vain hyvin erikoistuneet immuuniproteiinit sopeudu viruksia vastaan”, Enard sanoi. ”Melko lailla mikä tahansa proteiinityyppi, joka joutuu kosketuksiin virusten kanssa, voi osallistua sopeutumiseen viruksia vastaan. Kävi ilmi, että sopeutumista tapahtuu vähintään yhtä paljon immuunivasteen ulkopuolella kuin sen sisällä.”

Ryhmän ensimmäinen askel oli tunnistaa kaikki proteiinit, joiden tiedetään olevan fyysisesti vuorovaikutuksessa virusten kanssa. Kymmenien tuhansien tieteellisten tiivistelmien huolellisen läpikäynnin jälkeen Enard raivasi luettelon noin 1 300 kiinnostavaan proteiiniin. Seuraavaksi hän rakensi big-data-algoritmeja, joiden avulla hän selvitti genomitietokantoja ja vertasi virusten kanssa vuorovaikutuksessa olevien proteiinien evoluutiota muiden proteiinien evoluutioon.

Tulokset paljastivat, että virusten kanssa vuorovaikutuksessa olevissa proteiineissa on tapahtunut sopeutumisia kolme kertaa useammin kuin muissa proteiineissa.

”Meitä kaikkia kiinnostaa, miten me ja muut organismit olemme kehittyneet, ja paineet, jotka ovat saaneet meidät sellaisiksi kuin olemme”, Petrov sanoi. ”Löytö, että tämä jatkuva taistelu viruksia vastaan on muokannut meitä kaikin puolin – ei vain niitä muutamia proteiineja, jotka taistelevat infektioita vastaan, vaan kaikkea – on syvällinen. Kaikki organismit ovat eläneet virusten kanssa miljardeja vuosia; tämä työ osoittaa, että nämä vuorovaikutussuhteet ovat vaikuttaneet solun jokaiseen osaan.”

Virukset kaappaavat lähes kaikki isäntäorganismin solujen toiminnot monistuakseen ja levitäkseen, joten on järkevää, että ne ohjaavat solukoneiston evoluutiota suuremmassa mittakaavassa kuin muut evoluutiopaineet, kuten saalistaminen tai ympäristöolosuhteet. Tutkimus valaisee eräitä pitkäaikaisia biologisia arvoituksia, kuten sitä, miksi läheisesti sukua olevilla lajeilla on kehittynyt erilaisia koneita samanlaisten solutoimintojen, kuten DNA:n replikaation tai kalvojen valmistuksen, suorittamiseen. Tutkijat eivät aiemmin tienneet, mikä evoluutiovoima on voinut aiheuttaa tällaiset muutokset. ”Tämä julkaisu on ensimmäinen, jossa on tarpeeksi laajoja ja puhtaita tietoja, jotta monet näistä arvoituksista voidaan selittää kerralla”, Petrov sanoo.

Työryhmä käyttää nyt löydöksiään kaivautuakseen syvemmälle menneisiin virusepidemioihin ja toivoen löytävänsä oivalluksia tautien torjumiseksi nykyään. Esimerkiksi HIV:n kaltaiset virukset ovat pyyhkäisseet läpi esi-isiemme sekä muiden eläinlajien populaatioiden useita kertoja evoluutiohistorian aikana. Tarkastelemalla tällaisten virusten vaikutuksia tiettyihin populaatioihin voitaisiin saada uutta ymmärrystä jatkuvasta sodastamme virusten kanssa – ja siitä, miten voisimme voittaa seuraavan suuren taistelun.

Tämä tutkimus esitellään torstaina 14. heinäkuuta kello 11:15 – 11:30.m. aikana Natural Selection and Adaptation -sessiossa, Crystal Ballroom J1 osana The Allied Genetics Conference -konferenssia, Orlando World Center Marriott, Orlando, Florida.

Tämä työ on rahoitettu NIH:n apurahoilla R01GM089926 ja R01GM097415.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *