Борьба вирусов и иммунной системы

Борьба вирусов и иммунной системы

В генах приматов оказалось возможным как в книге прочитать историю «гонки вооружений» между вирусами и иммунной системой. Антивирусная защита и вирусные белки, её обманывавшие, развивались след в след. Но гонка, в которой звери пока выходят победителями, продолжается.

Гонка вооружений - атрибут не только человеческой цивилизации. Противоборство вирусных агентов и иммунной системы живого организма - пример куда более изобретательного, куда более древнего и бесконечного в своей сути конфликта. Некоторые исторические детали борьбы иммунной системы с поксвирусами теперь известны ученым благодаря двум научным работам, принятым к публикации в Nature и Nature Structural and Molecular Biology, пишет sunhome.ru У здорового организма имеется специальный механизм борьбы с вирусами, основанный на белке протеинкиназа R, ПКP (protein kinase R, PKR). При появлении в клетке двойной спирали вирусной РНК этот важный компонент иммунной системы связывается с другим белком - фактором eIF2a, который в нормальном состоянии используется, чтобы начать синтез белков. Однако в связанном с ПКР состоянии eIF2a выполнять свою функцию оказывается неспособен. В результате трансляция всех белков останавливается, а с ней прекращается и синтез новых вирусов. Вирусы, в свою очередь, уже не один миллион лет пытаются обманом взять верх над иммунной защитой протеинкиназы Р, синтезируя в теле пораженной клетки «подделки» под eIF2a - белки KL3.

Американец Гармит Малик, сотрудник Центра по исследованию рака имени Фреда Хатчинсона в Сиэтле, и его коллеги предположили, что эволюционное развитие этой киназы и вирусных «подделок» идёт параллельно.

А значит, в этом противостоянии можно попытаться отследить этапы эскалации белковых войн, когда киназа эволюционировала быстрее, и этапы относительных затиший, сопровождавшихся медленными изменениями.

Однако прежде чем восстанавливать историю этой гонки, сотрудникам группы Малика было необходимо продемонстрировать, что в прошлом протеинкиназа Р и впрямь была подвержена эволюционным превращениям, связанным с положительным естественным отбором. В ходе такого отбора в популяции появляется большое количество особей с новыми преимуществами, делающими вид в целом устойчивее перед угрозами окружающей среды, в том числе и вирусными.

Ученые расшифровали гены протеинкиназы Р у 20 различных видов приматов, разделение эволюционных ветвей которых охватило временной интервал в 30 миллионов лет. Чтобы отделить изменения в результате случайных мутаций от тех, что были подвержены естественному отбору, учёные сравнили темпы двух видов замен нуклеотидов - синонимичных и несинонимичных.

Оценивая соотношение двух видов мутаций гена ПКР у разных видов, ученые смогли установить, что положительный естественный отбор в эволюции этого белка более чем присутствовал.

Особенно четко эта эволюция проявилась у мартышковых, у которых код ПКР претерпел 22 несинонимические замены без единого синонимичного замещения!

При этом сравнение генетических линий приматов показало, что изменения эти носили эпизодический характер. В ходе эволюции неоднократно происходили замены аминокислот, принимающих участие в связывании киназы и вирусного белка K3L. По мнению авторов работы, это напрямую указывает на периодическое ускорение процесса эволюции иммунной системы в ответ на агрессию эволюционировавшего вируса.

В своей публикации ученые отметили, что положительный естественный отбор был обнаружен во всех трех доменах ПКР - фрагменте, отвечающем за связь с двойной спиралью РНК, спейсерном регионе и киназном регионе. Все они соответствуют механизмам связывания вирусных агентов с этими частями биологической молекулы. При этом наиболее стремительно эволюция протеинкиназы Р происходит в киназном домене, где происходит непосредственный контакт с eIF2a. Вероятно, эволюция здесь происходит под давлением со стороны вирусных подделок под фактор трансляции.

Аналогичным образом ученые обнаружили признаки положительно естественного отбора и в структуре вирусной «подделки», белка K3L.

Например, в сравнении с белком K3L вируса натуральной оспы и с таким же белком вируса коровьей оспы ученые обнаружили в почти втрое больше несинонимичных мутаций по сравнению с синонимичными. Это говорит о том, что поксвирусные «подделки» под eIF2a не достигали в прошлом оптимальной конфигурации или эти конфигурации оставались оптимальными для поражения здоровых клеток совсем недолго. Вероятно, эволюция белка K3L происходит вслед за изменением протеинкиназы Р.

Впрочем, у Стефана Ротенбурга из лаборатории генной регуляции и развития при Институте детского здоровья и развития человека имени Юнис Кеннеди-Шрайвер в Мериленде другое мнение. В работе, принятой к публикации в Nature Structural & Molecular Biology, он вместе с коллегами показал признаки эволюции протеинкиназы Р позвоночных под натиском поксвирусов. Команде Ротенбурга удалось продемонстрировать, что замена единственной аминокислоты в ПКР мышей аминокислотой, находящейся в этой же позиции в человеческой киназе, делает грызунов более устойчивыми к действию белка K3L. Эта мутация показывает, как киназа, сохранив свою функциональность, оказалась невосприимчива к действию вирусного агента.

Сам же фактор трансляции приматов, белок eIF2a, по сути, не изменился на уровне своей первичной структуры - аминокислотного состава. Иными словами, протеинкиназа Р эволюционирует, оставаясь восприимчивой к своему субстрату, но не связываясь с вирусными подделками вроде K3L.

Если учесть, что вирусы эволюционируют куда быстрее приматов, то легко оценить ошеломляющую по силе эволюционную нагрузку, ложащуюся на популяции зверей. Тем не менее со своими задачами ПКР пока справляется.

Источник: lifeukr.net

Похожие новости:
Может ли наука действительно сделать человека бессмертным?
Недавно журнал «Salon» опубликовал отрывок из будущей книги Адама Лейта Гольнера «Наука, вера и волшебство вечной жизни», в которой он обращается к работам многих учёных, исследующих возможность продления человеческой жизни и даже достижения бессмертия. Гольнер пишет: «Эти, ..
2013-08-21 2245 0 Разное, интересное
16
США построили матрицу для самого мощного лазера
Специалисты из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (США) изготовили самую большую на сегодняшний день матрицу из полупроводниковых лазерных диодов, которая способна вырабатывать импульсы света с пиковой мощностью 3,2 МВт. Диодная матрица является ключевым компонентом системы накачки ..
2015-03-21 1454 0 Разное, интересное
1
Фальшивая реклама iOS 7 заставила людей утопить свои iPhone
Обладатели смартфонов от Apple стали жертвами шуточной рекламы, которая утверждала, что после обновления операционной системы iOS до версии iOS 7, устройство станет водонепроницаемым. Об этом сообщает информационное агентство Telegraph. Издание отмечает, что многие пользователи iPhone, увидев рекламу, поспешили ..
2013-09-25 1191 0 Разное, интересное
0
НАСА начало тестирование технологии межзвездных путешествий
НАСА начало тестирование технологии HERTS (Heliopause Electrostatic Rapid Transit System), которая, как полагает агентство, революционным образом изменит скорость освоения человеком Солнечной системы и позволит начать межзвездные путешествия. Об этом сообщается на сайте агентства. Технология предполагает ..
2016-04-12 1572 0 Разное, интересное
0
Гонконг пережил сражение роботов
Гонконг пережил битву роботов — там прошло крупнейшее в мире соревнование машин. Конкурс проводит Азиатско-Тихоокеанский вещательный союз, в который входит и Россия. Показать свои технические достижения приехали сильнейшие команды из 15 стран.  Местом проведения соревнований ABU Robocon был выбран ..
2012-08-21 1426 0 Разное, интересное
0
Планету Х обвинили в массовых вымираниях на Земле
Астрофизики Даниэль Витмайер и Джон Матс из США обвинили Планету Х в массовых вымираниях на Земле, которые могут происходить примерно каждые 27 миллионов лет. Исследование авторов опубликовано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, кратко о нем сообщается на сайте Арканзасского университета.Теория ..
2016-03-31 1376 0 Разное, интересное
1
Причину ухудшения памяти нашли в кишечнике
Согласно результатам исследования биологов из Центра молекулярной медицины, длительный курс антибиотиков, который уничтожает кишечные бактерии, замедляет рождение новых клеток мозга и приводит к нарушению памяти. Это свидетельствует о взаимосвязи между микрофлорой пищеварительной системы и головного мозга. ..
2016-05-23 1760 0 Разное, интересное
1
Наш второй геном
Мы живем в симбиозе с бактериями, и медицина должна принимать это во внимание — об этом шла речь на прошедшей в Париже микробиологической конференции, созванной компанией L’Oreal. О новом подходе к терапии ученых расспрашивал Егор Быковский А вы знаете, что живущие в нашем организме бактерии весят ..
2013-11-7 1479 0 Разное, интересное
0
Эксперт прокомментировал будущую остановку работы GPS в России
Автолюбители, пилоты и туристы не почувствуют ухудшения точности навигации в случае остановки работы наземных станций GPS в России, заявил РИА Новости главный редактор журнала "Новости космонавтики" Игорь Маринин. Россия с 1 июня приостановит работу 11 наземных станций GPS на своей территории, ..
2014-05-13 1243 0 Разное, интересное
0
Российские ученые обнаружили потенциальный инопланетный сигнал
Российские ученые из Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук (САО РАН), расположенной в Зеленчукском районе Карачаево-Черкесской Республики, обнаружили возможный сигнал инопланетной цивилизации второго типа. Об этом сообщает издание The Guardian.Сигнал получен из района солнечноподобной звезды ..
2016-08-30 1533 0 Разное, интересное
0
IBM сделала прогноз: мир изменится за 5 лет
Эксперты и аналитики представляют свои прогнозы. Специалисты представляют инновации, которые успешно используются в разных сферах деятельности. Сегодня внедрение инноваций в повседневную жизнь миллионов жителей будет возможным благодаря новым технологиям.К настоящему прорыву привело развитие ..
2014-02-20 1545 0 Разное, интересное
0
Дорожная карта. НАСА готовится лететь на альфу Центавра
Астрофизик Филип Любин из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США) опубликовал на сайте arXiv.org препринт под названием «Дорожная карта межзвездного полета». В статье констатирована ограниченность современных ракетных силовых установок в возможности исследования окраин Солнечной системы и близлежащих звезд. ..
2016-04-11 1263 0 Разное, интересное
0
Предложена модель Вселенной с обратным ходом времени
Физики-теоретики Алан Гут (являющийся одним из создателей инфляционной модели Вселенной) и Шон Кэрролл из Массачусетского и Калифорнийского технологических институтов, соответственно, предложили модель мира, в котором время течет вспять. Об этом сообщает Daily Mail.Ученые на примере простой модели описали возможную ..
2016-01-20 1444 0 Разное, интересное
0
Для чего стране нужна наука
Классический ответ - для повышения эффективности использования ресурсов. Это значит, что цель науки совпадает с целью общества. Эффект от науки может быть реализован немедленно, а может через длительный промежуток времени - когда будет достаточно полно изучена проблема и когда ..
2012-07-25 1772 0 Разное, интересное
0
Астрономы доказали, что Планеты Х не существует
Гипотетическая планета, которая может вращаться вокруг Солнца за орбитой Плутона, породила много теорий конца света. В преддверии конца света, который был намечен на 21 декабря 2012, многие ожидали увидеть в небе еще один космический объект, получивший условное ..
2014-03-12 1410 0 Разное, интересное
0