Конкретный способ написания генетического кода, вероятно, позволяет вирусам уклоняться от нашей клеточной защиты

        

В течение миллионов лет люди и вирусы постоянно втягиваются в перетягивание каната: поскольку наши клетки развивают новые способы защитить нас от наших вирусных врагов, эти патогенные микроорганизмы, в свою очередь, приобретают новые черты, чтобы обойти эти средства защиты

. Теперь ученые обнаружили, что ключевое сходство между нашими генами и вирусами многих вирусов – способ изложения генетического кода – вероятно, позволило вирусам избежать нашей клеточной защиты. Пол Бениас, профессор Рокфеллера и следователь Ховарда Хьюза, который возглавлял эту работу, говорит, что она начиналась с того, чтобы понять, как вирусный геном влияет на инфекционную потенцию ВИЧ, вирус, который вызывает СПИД.

Сообщается в Nature последние результаты его лаборатории дают представление о наших механизмах клеточной защиты и предлагают новые возможности для разработки вакцин.

Удивительно, но все сводится к вопросу о правописании.

В английском языке есть несколько слов, чьи написания могут меняться без изменения их значения: цвет и цвет, например, или путешественник и путешественник. Наш геном ничем не отличается: существует много разных способов написания молекулярного кода, который составляет наши гены, не меняя белки, которые производят эти гены. Но Bieniasz и его коллеги обнаружили, что для ВИЧ и других вирусов определенные варианты написания или конкретные варианты в генетическом коде являются критическими для репликации вируса и инфекции.

Две смежные буквы, потерянные в эволюции

Все геномы представляют собой строки маленьких молекул, известных как основания, которые представлены буквами, такими как C, G и A. Стройте эти буквы в определенном порядке, и они назовут слово или ген, специфический белок. Стремясь идентифицировать части генома ВИЧ, которые позволяют инфицировать, исследователи создали мутантные версии вируса. Но вместо того, чтобы изменять белки, прописанные через генетические буквы, они вводили альтернативные варианты написания генов, сохраняя белки без изменений

Исследовательская группа обнаружила, что некоторые из этих вирусных мутантов не могут расти и реплицироваться. «Интуитивно это неожиданно, потому что все белки – рабочие лошадки вируса – абсолютно одинаковы», – объясняет Бениаз.

У дефектных мутантных вирусов была одна общая черта: все они содержали несколько экземпляров конкретной двухбуквенной последовательности: CG.

Эта двухбуквенная последовательность не кажется ужасно маловероятной. В генетическом коде есть всего четыре буквы, поэтому вероятность нахождения двух букв в целом высока – 1 в 16, если быть точным. И все же, по нечетному совпадению эволюции, CG-последовательность встречается редко в человеческой ДНК. При размещении бок о бок буква C может быть изменена в химической реакции, которая в конечном итоге приводит к ее замене другой буквой.

«Из-за этой эволюционной потери человеческий геном теперь имеет на 80 процентов меньше последовательностей CG, чем мы ожидали бы случайно», – объяснил аспирант Матвей А. Таката, ведущий автор новой статьи.

Глаз быка для иммунной системы

Мы, люди, не одиноки в отсутствии последовательности CG: у нормального ВИЧ и многих других вирусов их нет, но по разным причинам. «Многие вирусные геномы не могут пройти тот же процесс химической модификации, что и геномы позвоночных, как наши собственные», – сказал Бениас. «Это заставило нас спросить: как и почему ВИЧ и другие вирусы теряют свои CG-последовательности?»

Исследователи предположили, что существует система клеточного наблюдения для идентификации и уничтожения последовательностей CG, тем самым предотвращая вирусную инфекцию. Bieniasz, Takata и исследовательская группа использовали новую технологию редактирования генов для поиска белков, которые могли бы служить в качестве такого защитного механизма. Они обнаружили, что в клетках человека антивирусный белок под названием «ZAP» (антивирусный белок цинкового пальца) может распознавать молекулы, которые имеют много CG-последовательностей. ZAP связывается с последовательностями, идентифицируя их как знак иностранного захватчика. Эти вирусные геномы затем уничтожаются.

Результаты дают представление о том, что привело к тому, что ВИЧ и другие вирусы потеряли свои CG-последовательности с течением времени. Эти вирусы, скорее всего, адаптированы к механизмам защиты млекопитающих, эволюционируя для удаления последовательностей CG и избегая наблюдения с помощью ZAP.

Хотя многие вирусы животных, такие как ВИЧ, содержат несколько последовательностей CG и, следовательно, не уничтожаются ZAP, исследователи предполагают, что этот белок по-прежнему служит для защиты нас от других патогенов. «Его деятельность позволяет клеткам распознавать иностранных захватчиков как« не-я », – говорит Беньяш, – и может обеспечивать защиту от вирусов других видов, таких как кусающие насекомые, чьи геномы по-прежнему имеют большое количество последовательностей CG».

Практически открытие может быть полезно при разработке ослабленных или ослабленных вирусов, которые часто используются для изготовления вакцин. Генетически создавая вирус, чтобы содержать увеличенное количество последовательностей CG, исследователи могли бы придумать версию, которая побудила бы иммунные системы людей создавать иммунитет против патогена, фактически не сделав их больными.

«Перекодирование вируса со многими дополнительными последовательностями CG, – говорит Таката, – вероятно, будет эффективным, регулируемым и в значительной степени необратимым способом его ослабления, делая вакцинацию быстрее и безопаснее».

Источник:

https://www.rockefeller.edu/news/20795-in-the-fight-against-viral-infection-spelling-counts/

      

Source link