De ce este sistemul imunitar uman in imposibilitatea de a rezista la HIV (in imagine), in timp ce unele maimute au imunitate innascuta la ea? "Excavațiile arheologice" din genomul primatelor au permis găsirea răspunsului. (Imagine de la www.eleventh-avenue-south.com)
Genomi de cimpanzei si gorile ramane materialului ereditar al unui retrovirus PtERV1, care a pierdut infectivitate si a devenit parte a genomurilor de maimuță acum 3-4 milioane de ani. Oamenii de stiinta americani „resuscitat“ virusul vechi și a arătat că proteina umană antivirale TRIM5α oferă o protecție puternică împotriva acestei infecții preistorică. Un efect secundar al dezvoltării imunității înnăscute a PtERV1 a fost pierderea de proteine TRIM5α capacitatea de a rezista altor retrovirusuri, inclusiv agentul cauzator al SIDA.
Genomii multor animale, inclusiv primatele, sunt înghesuiți cu așa-numitele retrovirusuri endogene. Acestea sunt copii ale genomi de viruși în trecut, este destul de activă și contagioasă, care au reușit să depășească „bariera Weismann» (bariera Weismann) și penetrează celulele germinale, dar apoi, ca urmare a mutațiilor au pierdut infectivitate și să devină o parte a genomului gazdă. Astfel, retrovirusuri endogene sunt un fel de evidență arheologică a infecțiilor virale antice care au confruntat odată ce acest tip sau de strămoșii săi.
Biologi moleculara de la mai multe instituții științifice din Seattle (Statele Unite ale Americii, WA) a efectuat un studiu de retrovirusuri endogene PtERV1 (Pan troglodytes retrovirus endogen), sute de copii ale care sunt prezente in genomul de cimpanzei si gorile. În genomul uman, acest retrovirus nu este prezent. În acest caz, cu toate acestea, persoana care are o proteină antivirală protectoare TRIM5α (componenta a sistemului imunitar înnăscut), care ne protejează în mod eficient de la benigne la retrovirusuri umane asemănătoare cu PtERV1 - șoareci virusul leucemiei N-MLV.
Interesul în TRIM5α proteine - una dintre sutele de luptători din față antivirale - datorită faptului că multe primate (de exemplu, în aceeași gorila), această proteină asigură o protecție eficientă împotriva HIV (HIV-1), cât și la oameni, din păcate, el a făcut este neputincios împotriva acestei infecții mortale.
Evoluția TRIM5α la primate a fost foarte intensă. Această proteină recunoaște proteinele învelișului (capsidă) retrovirus atașat la aceasta și contribuie la distrugerea particulei virusului. Acea parte proteina TRIM5α, care este responsabil pentru recunoașterea proteinelor din capsidă, cel mai adesea a căzut sub efectul selecției și a suferit schimbări evolutive rapide (acest lucru este evident din proporția ridicată de substituții de nucleotide semnificative comparativ cu nesemnificative sau sinonime). Cel puțin o dată acest lucru sa întâmplat în linia de evoluție umană după separarea sa de linia cimpanzeului.
Pictura, în general, este clar: din când în când diferite tipuri de primate care se confruntă cu unele noi infectii si periculoase retrovirus, și au fost selectate ca urmare a acestor opțiuni TRIM5α, care asigură cea mai eficientă protecție împotriva acestei retrovirusuri.
Oamenii de știință au sugerat că versiunea umană a TRIM5α, poate au fost adaptate pentru a face față cu un virus vechi PtERV1, care este acum 3-4 milioane de ani a lovit strămoșii cimpanzei și gorile, și, eventual, de asemenea, o amenințare pentru strămoșii noștri Australopithecus. Vârsta virusului (3-4 milioane de ani) a fost determinată de numărul de diferențe acumulate între diferite copii ale PtERV1, conservate în genomul cimpanzeilor și gorilelor.
O comparație a acestor copii este de asemenea posibil să se reconstituie secvența de nucleotide originală a genomului viral, și în același timp, arată că toate copiile într-adevăr descind dintr-un singur strămoș comun, care odata gorile si cimpanzei infectate.
După aceea, oamenii de știință au înviat parțial virusul fosil. Virusul leucemiei murine murine a fost utilizat ca bază, o parte a genomului său a fost înlocuită cu secvențe PtERV1 reconstruite. În particular, gena care codifică proteina capsidă a fost înlocuită, cea care este recunoscută de proteina protectivă TRIM5a. Virusul himeric rezultat sa dovedit a fi destul de viabilă (va fi numit pur și simplu virusul PtERV1, deoarece acele parti ale genomului sau, care a rămas din virusul leucemiei murine, în contextul acestui studiu, indiferent de ce nu afectează).
Oamenii de stiinta au testat infectiozitatea virusilor si eficacitatea proteinelor protectoare in cultura de laborator a fibroblastelor renale ale unei pisici. Aceste celule, așa cum s-a arătat mai devreme, nu au niciun mijloc de protecție împotriva retrovirusurilor cunoscute. În ele, cu toate acestea, pot fi introduse gene străine (de exemplu, gena proteinei TRIM5a umană), iar apoi celulele pot dobândi rezistență la una sau la altă infecție virală.
Sa dovedit că TRIM5α uman protejează foarte eficient celulele de virusul PtERV1. Virusul a infectat 4,1% din celulele "fără apărare" de control și doar 0,03% din celulele care produc TRIM5α uman. Astfel, oamenii au o imunitate innascuta puternica fata de un virus preistoric, care este departe de natura.
Apoi cercetatorii au decis sa afle ce schimbari in proteina TRIM5α a furnizat eficacitatea sa fata de PtERV1. Anterior, sa stabilit că un rol important în recunoașterea TRIM5α de către anumiți viruși este jucat de o mică porțiune dintr-o moleculă de proteine de 10 aminoacizi, de la poziția 330 la 339. Atenția cercetătorilor a fost atrasă de poziția de 332. Strămoșii antropoidului au fost aminoacizii glutamina (Q). Această stare ancestrală a fost păstrată în giboni, urangutani și gorile, iar la om și cimpanzeu glutamina a fost înlocuită cu arginină (R).
Cercetătorii au modificat proteina umană TRIM5α, înlocuind arginina în poziția 332 cu glutamina "ancestrală". Rezultatul a depasit toate asteptarile: proteina modificata a fost de 30 de ori mai rau pentru a proteja celulele de virusul fosil PtERV1, dar a dobandit capacitatea de a le proteja de HIV!
Eficacitatea proteinei TRIM5α împotriva virusurilor PtERV1 și HIV (HIV-1). Mai sus este o diagramă a structurii proteinei TRIM5α, sunt prezentate principalele blocuri funcționale (domenii). Domeniul B30.2 servește la recunoașterea proteinei capsidice a retrovirusurilor. Partea cheie a acestui domeniu ("patch") este prezentată, care include 10 aminoacizi. Asteriscul denumește un aminoacid, în poziție 332. Sub stânga este arborele evolutiv al speciei primate studiate. Două coloane de cifre din dreapta reflectă eficacitatea protecției celulelor cu proteina TRIM5α împotriva virușilor. Fiecare număr indică de câte ori mai puține celule infectează virusul, dacă celulele produc proteina TRIM5α. Fig. de la articolul din Science
Astăzi, când virusul PtERV1 nu mai există, dar omenirea este amenințată de epidemia HIV, vectorul selecției ar fi trebuit să se schimbe. Ne putem aștepta ca în cazul HIV, a continuat să tundă oameni în jos, să zicem, câteva mii de ani, nefericitul arginina din nou, ca rezultat al mutației și de selecție vor fi înlocuite cu glutamina, și alte utile mutația genei imunității înnăscute, de asemenea, ar putea obține un punct de sprijin. Cu toate acestea, să sperăm că medicamentul, înarmat cu metode genetice moderne, va face față dezastrului mai rapid decât ar fi făcut evoluția.
Trimiteți-le prietenilor: