Strona główna > biologia, ewolucja, medycyna, nauka > Dlaczego męczy nas HIV

Dlaczego męczy nas HIV

Czerwiec 22, 2007 Dodaj komentarz Go to comments

Nasz genom nosi w sobie ślady infekcji sprzed milionów lat. To sekwencje pochodzące od retrowirusów – wirusów, których informacja genetyczna zapisana jest w cząsteczce RNA. Po wniknięciu wirusa do komórki gospodarza jest ona przepisywana na DNA za pomocą odwrotnej transkryptazy. To wirusowe DNA może ulec integracji do genomu gospodarza i replikować się razem z nim. Od czasu do czasu jest ono transkrybowane na RNA, na podstawie którego znów może powstać cząsteczka DNA, i znów włączyć się do genomu gospodarza. Jeśli wirusowi uda się integracja do chromosomu w komórce rozrodczej, będzie przekazywany potomkom zainfekowanego organizmu. Jeśli jest w genomie wystarczająco długo, mutacje mogą uniemożliwić produkcję kompletu białek wirusowych, a zatem infekcję kolejnych komórek. Retrowirusy będące już stałą częścią genomu określa się jako retrowirusy endogenne. Kilka miesięcy temu na podstawie sekwencji nieaktywnych retrowirusów endogennych rozsianych po naszych chromosomach dwie grupy naukowców, francuska i amerykańska, niezależnie odtworzyły przodka ludzkich retrowirusów endogennych HERV-K i wykazały, że potrafi infekować komórki.

Science donosi o kolejnych wynikach badań nad zakopanymi w genomach retrowirusami endogennymi. Tym razem naukowcy zajęli się PtERV1 – endogennym retrowirusem występującym w genomach szympansów (stąd nazwa – PtERV1 to „Pan troglodytes endogenous retrovirus”) i goryli, ale nie u ludzi. Wirus był aktywny 3 – 4 miliony lat temu, więc dlaczego nie zostawił śladów w naszym genomie, choć w tych czasach nasi przodkowie i przodkowie wielkich małp spotykali się, a nawet przekazywali sobie pasożyty? Żeby rozwiązać tę zagadkę, naukowcy przyjrzeli się białku TRIM5α, które naczelne wykorzystują do obrony przed retrowirusami. Białko to wiąże się z otoczką białkową wirusa, co powoduje jego zniszczenie. Pochodzące od różnych naczelnych TRIM5α wiąże się z różnymi wirusami, np. wersja makaka chroni je przed infekcją HIV-1 wiążąc się z kapsydem tego wirusa, natomiast ludzka wersja tego nie potrafi. Za to chroni ludzkie komórki przed mysim retrowirusem N-MLV, który jest blisko spokrewniony z PtERV. Na podstawie analizy sekwencji wiadomo, że gen kodujący TRIM5α u naczelnych ewoluował bardzo szybko. Ludzka sekwencja wykazuje ślady silnej presji selekcyjnej w ciągu ostatnich 4-5 milionów lat – zapewne jest to ślad po wyścigu zbrojeń z jakimś retrowirusem. Można raczej wykluczyć retrowirusy HERV-K, ponieważ odtworzony przez Amerykanów przodek HERV-K nie daje się powstrzymać przez ludzkie TRIM5α. Za to HERV-K może mieć coś wspólnego z ewolucją deaminaz z rodziny APOBEC – APOBEC3F chroni komórki przed infekcją odtworzonym wirusem (ale APOBEC2G już nie).

Naukowcy postanowili zatem sprawdzić, czy możliwe jest, że nasza wersja białka TRIM5α ochroniła nas przed retrowirusem PtERV1. Na podstawie rozrzuconych po genomie szympansa kopii retrowirusa zrekonstruowali sekwencję genów jego zaraźliwego przodka, a następnie umieścili geny PtERV1, które kodują białka kapsydu, w otoczeniu pozostałych sekwencji wirusowych pochodzących od innego retrowirusa, MLV. Taki mieszany wirus ubrany w kapsyd PtERV1 znakomicie radził sobie z infekowaniem kocich komórek. Jednak kiedy komórki produkowały ludzkie białko TRIM5α, infekcyjność retrowirusa spadła stukrotnie. Wygląda na to, że ludzie mają mechanizmy chroniące przed PtERV1, które działały na tyle wydajnie, że nie pozwoliły mu rozprzestrzenić się po naszym genomie.

Naukowcy przyjrzeli się sekwencji aminokwasowej różnych TRIM5α, a w szczególności domenie odpowiedzialnej za interakcje z kapsydem. Jeden z aminokwasów, położony na pozycji 332, decyduje o interakcji TRIM5α z wirusem HIV-1. U ludzi jest to arginina, natomiast z analizy sekwencji różnych naczelnych wynika, że ich przodek miał tam glutaminę. Kiedy badacze podmienili argininę na glutaminę w ludzkim białku, okazało się, że zaburzyło to ochronę przed PtERV1. W zamian za to komórki stały się lepiej chronione przed HIV-1. Naukowcy sprawdzili więc, jak to wygląda u innych naczelnych, i okazało się, że TRIM5α albo chroni silnie przed PtERV1, albo przed HIV-1. TRIM5α pawianów i werwet radzi sobie z HIV-1, ale nie nadaje się do ochrony przed PtERV-1, natomiast to pochodzące od mangab szarych zachowuje się odwrotnie. Podobne efekty zaobserwowano u małp człekokształtnych, z wyjątkiem orangutanów i gibonów, które nie są chronione przed obydwoma badanymi wirusami. Goryle są lepiej chronione przed HIV-1, a ludzie przed PtERV1.

Jednak nie wszystko pasuje do pierwotnej hipotezy – otóż TRIM5α szympansów i bonobo też ma argininę zamiast glutaminy, i też lepiej chroni przed PtERV, niż przed HIV-1. Ale w genomie szympansów można znaleźć około 100 kopii PtERV. Autorzy rozważają dwa możliwe wyjaśnienia tej sytuacji. Jeśli mutacja w TRIM5α chroniąca przed PtERV pojawiła się u wspólnego przodka ludzi i szympansów, można przypuszczać, że do pełnej ochrony konieczne jest nie tylko to jedno białko, ale jakaś kombinacja genów, które nie dopuściły do rozprzestrzenienia się PtERV po ludzkim genomie. Być może jakąś rolę odegrały w tym szybko ewoluujące deaminazy z rodziny APOBEC, które również chronią przed niektórymi wirusami. Drugim wyjaśnieniem jest pojawienie się tej mutacji w obu liniach rodowych niezależnie, już po ich rozejściu się. Nie jest to całkiem nieprawdopodobne, ponieważ wydaje się, że to białko szybko ewoluuje. U różnych małp szerokonosych również nastąpiły zmiany aminokwasu w tej pozycji. U niektórych gatunków obserwuje się występowanie różnych alleli w populacji, a polimorfizm ten utrzymuje się prawdopodobnie dzięki działaniu doboru naturalnego, gdyż różne allele chronią przed różnymi retrowirusami (Newman i in. 2006).

Niezależnie od tego, które wyjaśnienie jest bliższe prawdy, w wyniku ewolucji powstały mechanizmy skutecznie chroniące nas przed infekcją wirusem PtERV lub jakimś jego bliskim kuzynem. Skutkiem ubocznym tej ochrony jest nasza obecna podatność na wirusa HIV. Jednak ewolucja nie przewiduje przyszłych zagrożeń, więc nie zapewniła nam obrony przed dwoma typami retrowirusów równocześnie.

Kategorie:biologia, ewolucja, medycyna, nauka Tags: ,
  1. Czerwiec 23, 2007 o 11:45 am

    Ewolucja to w ogóle nic nie przwiduje i stąd nasze problemy. Jak co w danej chwili działa, to się to dokłada do układanki, choćby byle jakie było… draństwo i tyle😉

  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: