Около 18 миллионов лет назад предок мышиных летучих мышей «украл» генетический материал древнего вируса, связанного с лихорадкой Эбола.
Украденная генетическая последовательность - ген под названием VP35 - осталась в значительной степени нетронутой у летучих мышей, несмотря на прошедшее время, с небольшими изменениями с тех пор, как она была кооптирована, говорится в новом исследовании. Исследование также проливает свет на возможную функцию этого гена у летучих мышей, предполагая, что он может играть роль в регуляции реакции иммунной системы на угрозы.
«Мы используем междисциплинарный подход, чтобы понять эволюцию, структуру и функцию вирусного гена, кооптированного млекопитающим», - говорит Дерек Дж. Тейлор, доктор философии, биолог-эволюционист из Университета Буффало. «С эволюционной точки зрения редко можно увидеть подобную последовательность вирусного гена, которая осталась нетронутой у хозяина-млекопитающего. Большинство из этих вещей со временем разрушаются - они нарезаются и перетасовываются.
"Но VP35 очень консервативен. Он одинаков у всех летучих мышей, которых мы изучали, и версии летучих мышей остаются очень близкими к тому, что вы видите в современных вирусах Эбола и Марбург. Эта консервативность предполагает, что ген был сохранен для важная цель."
В современных вирусах Эбола и Марбург ген VP35 несет в себе инструкции по созданию белка, который блокирует иммунный ответ инфицированных животных, позволяя болезни закрепиться. Когда ученые использовали искусственный синтез для создания белков VP35 летучих мышей в лаборатории, эти белки также действовали как иммуносупрессоры, но они были менее эффективны, чем вирусные VP35..
Исследование дает ответы на некоторые важные вопросы, но остается много загадок. Например: активен ли ген VP35 у ушастых летучих мышей? Вырабатывают ли ушастые летучие мыши какие-либо белки VP35? Если летучие мыши производят белки VP35, почему это полезно?
«Наше исследование изучает функцию VP35, но необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить конкретное эволюционное преимущество», - говорит Тейлор. «Почему этот ген сохранялся так долго? Мы не совсем знаем ответ, и возможно, что VP35 выполняет какую-то другую функцию у летучих мышей, которую мы еще не обнаружили».
Исследование будет опубликовано в журнале Cell Reports 24 июля, первым автором станет Меган Р. Эдвардс, доктор философии из Университета штата Джорджия. Проект возглавляли Кристофер Ф. Баслер, доктор философии, штат Джорджия; Дейзи В. Леунг, доктор философии, медицинский факультет Вашингтонского университета; и Тейлор, профессор биологических наук Колледжа искусств и наук UB.
Сходства - и различия - у летучих мышей и смертельных вирусов
Чтобы понять историю эволюции VP35, команда сравнила последовательности VP35 у 15 видов летучих мышей из рода Myotis (мышоухие летучие мыши) и использовала эти последовательности для реконструкции архаичной версии гена, который был впервые приобретен предки летучих мышей около 18 миллионов лет назад.
Этот анализ показал, что VP35 был поразительно похож у всех 15 современных летучих мышей, современных вирусов Эбола и Марбург, а также у реконструированного предкового гена. Другими словами: VP35 очень мало изменился у вирусов и ушастых летучих мышей за последние 18 миллионов лет. Подкрепляя этот вывод, исследователи обнаружили, что структура белка Myotis VP35 и белка VP35 вируса Эбола во многом схожи.
Несмотря на это сходство, летучие мыши и вирусные формы VP35 различаются по функциям. Лабораторные тесты показали, что VP35 летучих мышей помогает подавлять выработку борющегося с инфекцией иммунного белка, называемого бета-интерфероном, но менее эффективно, чем VP35 вирусов Эболы и Марбург..
Как летучая мышь могла использовать вирусный ген, который обычно подавляет интерферон? Хотя мы не знаем точного ответа, интерферон связан с воспалением, и оказывается, что выключение воспалительной реакции является важным аспектом функция иммунной системы - длительное воспаление может быть вредным для млекопитающих», - говорит Тейлор. «Таким образом, одна из возможностей состоит в том, что летучие мыши задействовали вирусный противовоспалительный ген для усиления контроля над воспалением».
Генетическая кража: как это происходит и почему это важно
Новое исследование было частично вдохновлено предыдущей работой Тейлора над VP35 и другими «украденными» вирусными генами. Эти кооптированные генетические фрагменты, известные как неретровирусные интегрированные РНК-вирусные последовательности (NIRV), случайно вставляются в геномы инфицированных хозяев, когда такие вирусы, как Эбола или Марбург, захватывают генетический механизм хозяина для репликации.
NIRV - это кладезь информации. Тейлор, один из первых ученых, изучавших их, называет их «шрамами инфекции» и сравнивает с «летописью окаменелостей вирусов»: вы можете исследовать их, чтобы узнать много интересного о совместной эволюции вирусов и хозяев.
В предыдущем исследовании Тейлор и его коллеги использовали NIRV, чтобы показать, что филовирусы - семейство, в котором содержатся вирусы Эбола и Марбург, - являются древними. Ученые также обнаружили, что у некоторых млекопитающих есть вирус VP35 NIRV, который первоначально был получен от архаичных филовирусов, у которых был общий предок с вирусами Эбола и Марбург. Виды, у которых есть этот NIRV, варьируются от летучих мышей до хомяков, полевок и валлаби.
Новый проект основан на этой работе, исследуя современную функцию VP35 и показывая, что ген тщательно сохранился в процессе эволюции у ушастых летучих мышей.
«NIRV могут рассказать вам кое-что о временной шкале взаимодействия вируса с хостом, а также о том, какие типы хостов поражены вирусом», - говорит Тейлор. «Теперь мы используем их в этом исследовании для информирования функциональных исследований. NIRV - довольно новая область исследований, и интересно посмотреть, что еще мы можем узнать из них».