Wojna edycyjna

Edycja RNA przydaje się w wielu sytuacjach. Od dłuższego czasu wiadomo, że dwa białka kodowane przez geny z rodziny APOBEC pełnią ważne funkcje. Ta rodzina to deaminazy – białka katalizujące reakcję deaminacji cytozyny w uracyl w DNA i RNA. Produkt genu APOBEC1 edytuje konkretny nukleotyd w mRNA dla apolipoproteiny B (APOB), przez co powstaje skrócona forma białka APOB. Pełna forma APOB jest syntetyzowana w wątrobie, i bierze udział w transporcie cholesterolu, natomiast skrócona jest produkowana w jelicie i bierze udział w transporcie lipidów, ale nie ma domeny wiążącej LDL („zły” cholesterol) (Wang i in. 2003). Inny członek rodziny APOBEC to AID (activation-induced deaminase), biorąca udział w zmianie klas przeciwciał w limfocytach B i w jednym ze wspomnianych wcześniej procesów zwiększania zmienności przeciwciał – wprowadzaniu mutacji somatycznych (Fugmann i Schatz 2002).

W sumie rodzina APOBEC obejmuje jedenaście genów. Siedem genów z grupy APOBEC3 znajduje się na chromosomie 22, z czego sześć blisko siebie, a jeden nieco dalej. Ta grupa powstała przez serię duplikacji z pojedynczego genu, który występuje u myszy. Ponadto na chromosomie 12 leży jeszcze jeden gen z tej grupy, który prawdopodobnie powstał całkiem niedawno i jest pseudogenem. Grupa APOBEC3 z chromosomu 22 jest charakterystyczna dla naczelnych (Sawyer i in. 2004, Conticello i in. 2005). Niektóre geny z tej rodziny kodują białka, które biorą udział w zwalczaniu wirusów. Przykładowo białka APOBEC3F i APOBEC3G hamują replikację wirusa HIV zmieniając C w U podczas syntezy nici minus, co powoduje powstawanie mutacji G w A w genomie wirusa. Nie wiadomo, dlaczego wirusowi to szkodzi. Możliwości są dwie: albo same mutacje są szkodliwe, albo DNA z uracylem jest niszczone przez komórkę. Białka APOBEC3F i G są pakowane do tworzących się wirionów i razem z genomem wirusa docierają do nowych komórek gospodarza. Wirus broni się przed tym za pomocą białka Vif, które kieruje białka APOBEC3 do zniszczenia, dzięki czemu uniemożliwia ich pakowanie do wirionów. Białko Vif występuje też u innych lentiwirusów.

Analiza sekwencji genu APOBEC3G pochodzącego od różnych naczelnych pokazuje, że ten gen znajdował się pod silną presją selekcyjną przez cały czas trwania ewolucji naczelnych, czyli ok. 33 milionów lat. Co ciekawe, uważa się, że lentiwirusy infekujące naczelne powstały nie więcej, niż milion lat temu. Zatem to nie walka z nimi kształtowała APOBEC3G przez większość jego historii. Inne badania sugerują, że białka APOBEC3 mogą pełnić jeszcze inne funkcje. Stwierdzono, że przynajmniej niektóre z nich hamują replikację wielu innych wirusów, np. HBV (Bonvin i in. 2006). Ale to nie wszystko. Wygląda na to, że wszystkie białka z tej rodziny zajmują się także ochroną naszego genomu przed działaniem retrotranspozonów (Kinomoto 2007). A choć retrotranspozony czasem się przydają, to jednak częściej są niebezpieczne, gdyż mogą wywołać chorobę np. wskakując w środek potrzebnego genu albo powodując rekombinację niehomologiczną (Ostertag i Kazazian 2001). Mechanizm tej ochrony nie jest jeszcze znany, ale coraz więcej badań wskazuje, że jest on odrębny od deaminacji. Być może więc presja selekcyjna działająca na geny z rodziny APOBEC3 jest związana przede wszystkim z walką z niesfornymi elementami naszego genomu takimi, jak retrotranspozony (np. LINE-1) czy retrowirusy endogenne (np. HERV).

Z jednym z przedstawicieli tej rodziny deaminaz – APOBEC3B wiąże się jeszcze jedna zagadka. Otóż czasem u ludzi występuje delecja, która pozbawia ich tego genu (Kidd i in. 2007). W Afryce i Europie jest ona rzadka (0.9% i 6%), w Azji nieco częstsza, ale w Oceanii mają ją niemal wszyscy – 92.9%. Zagadką jest, dlaczego w niektórych częściach świata ta delecja tak się rozprzestrzeniła. Ponieważ badania sugerują, że mieliśmy ostatnio mniej kłopotów z endogennymi retrowirusami, niż goryle czy szympansy (Yohn i in. 2005), zatem presja selekcyjna na utrzymywanie tylu wariantów APOBEC3 prawdopodobnie osłabła. Z kolei wyrwanie się deaminazy spod ścisłej kontroli mogłoby zaowocować powstaniem wielu różnych szkodliwych mutacji. Można więc przyjąć, że kiedy nie ma wrogów, jej brak zaczyna być korzystny, czyli „opłaca się” jej pozbyć.

 

Kategorie:biologia, ewolucja, medycyna, nauka Tags:
  1. Maj 4, 2007 o 4:39 pm

    Ciekawe, dzięki.

  2. Czerwiec 22, 2007 o 10:08 pm

    […] HERV-K może mieć coś wspólnego z ewolucją deaminaz z rodziny APOBEC – APOBEC3F chroni komórki przed infekcją odtworzonym wirusem (ale APOBEC2G już nie) […]

  1. No trackbacks yet.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s

%d bloggers like this: