Ich ustalenia sugerują, że zdumiewające 30 procent wszystkich adaptacji białek od dywergencji ludzi z szympansami były napędzane przez wirusy.

„Kiedy masz pandemię lub epidemię w pewnym momencie ewolucji, populacja, która jest skierowana przez wirusa albo dostosowuje się, albo wymiera. Wiedzieliśmy o tym, ale to, co naprawdę nas zaskoczyło, to siła i jasność wzoru, który znaleźliśmy”, powiedział David Enard, Ph.D., stypendysta podoktorancki na Uniwersytecie Stanforda i pierwszy autor badania. „To jest pierwszy raz, że wirusy zostały pokazane, aby mieć tak silny wpływ na adaptację.”

Badanie zostało niedawno opublikowane w czasopiśmie eLife i zostanie zaprezentowane na The Allied Genetics Conference, spotkanie organizowane przez Genetics Society of America, w dniu 14 lipca.

Białka wykonują szeroki wachlarz funkcji, które utrzymują nasze komórki tykając. Ujawniając, jak małe zmiany w kształcie i składzie białek pomogły ludziom i innym ssakom reagować na wirusy, badanie może pomóc naukowcom znaleźć nowe tropy terapeutyczne przeciwko dzisiejszym zagrożeniom wirusowym.

„Dowiadujemy się, które części komórki były używane do walki z wirusami w przeszłości, prawdopodobnie bez szkodliwych skutków dla organizmu,” powiedział starszy autor badania, Dmitri Petrov, Ph.D., Michelle i Kevin Douglas Professor of Biology i Associate Chair of the Biology Department at Stanford. „To powinno dać nam wgląd w punkty nacisku i pomóc nam znaleźć białka do zbadania dla nowych terapii.”

Poprzednie badania nad interakcjami pomiędzy wirusami i białkami skupiały się prawie wyłącznie na pojedynczych białkach, które są bezpośrednio zaangażowane w odpowiedź immunologiczną — najbardziej logiczne miejsce, w którym można oczekiwać znalezienia adaptacji napędzanych przez wirusy. Jest to pierwsze badanie, które ma na celu globalne spojrzenie na wszystkie rodzaje białek.

reklama

„Dużym postępem jest to, że to nie tylko bardzo wyspecjalizowane białka odpornościowe, które dostosowują się do wirusów,” powiedział Enard. „Prawie każdy rodzaj białka, który ma kontakt z wirusami, może brać udział w adaptacji przeciwko wirusom. Okazuje się, że jest co najmniej tyle samo adaptacji poza odpowiedzią immunologiczną, co w jej obrębie.”

Pierwszym krokiem zespołu było zidentyfikowanie wszystkich białek, o których wiadomo, że fizycznie wchodzą w interakcje z wirusami. Po skrupulatnym przejrzeniu dziesiątek tysięcy abstraktów naukowych, Enard zawęził listę do około 1300 interesujących go białek. Jego następnym krokiem było stworzenie algorytmów big-data do przeszukiwania genomowych baz danych i porównywania ewolucji białek wchodzących w interakcje z wirusami z ewolucją innych białek.

Wyniki ujawniły, że adaptacje zachodziły trzy razy częściej w przypadku białek wchodzących w interakcje z wirusami w porównaniu z innymi białkami.

„Wszyscy jesteśmy zainteresowani tym, jak to się stało, że my i inne organizmy ewoluowaliśmy, a także naciskami, które sprawiły, że jesteśmy tacy, jacy jesteśmy” – powiedział Petrov. „Odkrycie, że ta ciągła walka z wirusami ukształtowała nas pod każdym względem – nie tylko tych kilku białek, które zwalczają infekcje, ale wszystkiego – jest głębokie. Wszystkie organizmy żyją z wirusami od miliardów lat; ta praca pokazuje, że te interakcje wpłynęły na każdą część komórki.”

Wirusy porywają prawie każdą funkcję komórek organizmu gospodarza w celu replikacji i rozprzestrzeniania się, więc to ma sens, że będą one napędzać ewolucję maszynerii komórkowej w większym stopniu niż inne presje ewolucyjne, takie jak drapieżnictwo lub warunki środowiskowe. Badanie rzuca światło na pewne długoletnie zagadki biologiczne, takie jak to, dlaczego blisko spokrewnione gatunki wykształciły różne maszyny do wykonywania identycznych funkcji komórkowych, takich jak replikacja DNA czy produkcja błon. Naukowcy wcześniej nie wiedzieli, jaka siła ewolucyjna mogła spowodować takie zmiany. „Ten artykuł jest pierwszym z danymi, które są wystarczająco duże i czyste, aby wyjaśnić wiele z tych zagadek za jednym zamachem,” powiedział Petrov.

Zespół używa teraz ustaleń do kopania głębiej w przeszłości epidemii wirusowych, mając nadzieję na wgląd, aby pomóc w walce z chorobami dzisiaj. Na przykład, wirusy podobne do HIV przetoczyły się przez populacje naszych przodków, a także innych gatunków zwierząt w wielu punktach w całej historii ewolucji. Patrząc na skutki takich wirusów na konkretnych populacjach może przynieść nowe zrozumienie naszej ciągłej wojny z wirusami — i jak możemy wygrać następną wielką bitwę.

To badanie zostanie przedstawione w czwartek, 14 lipca od 11:15 — 11:30 a.m. podczas sesji Natural Selection and Adaptation, Crystal Ballroom J1 jako część The Allied Genetics Conference, Orlando World Center Marriott, Orlando, Florida.

Ta praca jest finansowana przez NIH granty R01GM089926 i R01GM097415.

.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *