Віруси не цікавляться вашою еволюційною історією. Їм потрібно лише розмножуватись. Люди борються з ними за допомогою MAVS білка, який діє як спусковий механізм. А що використовують морські анемони? Практично ідентичний на вигляд білок під назвою CARDIB, але виконує він абсолютно протилежну функцію. Він виступає у ролі гальма. І без нього вся система руйнується.
Виявляється, еволюція не зупинилася єдиному універсальному плані захисту.
Білок, який робить протилежне
Тон Шароні, аспірант Єврейського університету Єрусалима, провів це дослідження разом із професором Еху Мораном. Вони вивчали морських анемон, тому що гілка, що веде до них, відокремилася від людської понад 600 мільйонів років тому. Якщо десь і зберігаються секрети ранніх імунних систем тварин, саме у анемон.
Дослідники виявили білок CARDIB (CARD Inhibitor Binding Protein). На перший погляд він імітує MAVS. У хребетних MAVS активує імунний захист у ту саму мить, коли вірус проникає в клітину. Це сигнал тривоги.
CARDIB ж це глушник.
«Все в CARDIB натякало на те, що він має функціонувати так само, як і MAVS, — пояснив професор Моран. — Однак ми виявили, що він робить навпаки. Замість активувати противірусний захист, CARDIB зазвичай його пригнічує ».
То чому варто тримати «гальмо» на імунній системі? Якщо ви уповільнюєте захист, то хіба це не полегшує перемогу вірусу? То була загадка. І рішення видавалося контрінтуїтивним.
Коли прибираєш гальмо – відбувається аварія
Щоб перевірити це, команда використовувала технологію CRISPR для редагування анемону. Вони видалили ген CARDIB, а потім піддали модифікованих тварин вірусній атаці.
Логіка нагадує, що ослаблена імунна система має зруйнуватися. Але тут все вийшло навпаки: саме видалення супресора спричинило крах.
Анемони без CARDIB не спромоглися контролювати інфекцію. Віруси розмножувалися безконтрольно. Природні противірусні реакції не спрацювали. Тварини втратили свою стійкість.
«Результати були контринтуїтивними, — сказав Шароні. — Хоча за звичайних умов CARDIB діє як гальмо імунної системи, виявилося, що це гальмо необхідне для ефективної противірусної відповіді».
Вам потрібний контроль, щоб утримати міць. Без нього механізм заїдає. Або, що ще гірше, повністю виходить із ладу. Це фундаментальна відмінність від людської моделі, де ключем є активація. Тут захист полягає у регуляції.
Природа не звертає уваги на результати лабораторій
Лабораторні результати можуть дурити. Контрольовані середовища стерильні, передбачувані і часто вводять в оману. Дослідники розуміли: щоб зрозуміти суть, потрібно протестувати CARDIB у дикій природі.
Вони перенесли генетично модифікований анемон у відкриті мезокосми на Півдні США (Південна Кароліна). Там на них чекали природна естуарна вода, реальні мікроорганізми та справжні вірусні загрози. Чи не чашки Петрі.
Результати підтвердились.
Анемони без CARDIB несли значно велике вірусне навантаження. Один ген імунітету, здавався незначним в акваріумі, в океані став критично важливим. Цей шлях не є артефактом лабораторних умов. Це те, як ці тварини виживають у прибережному середовищі.
«Це довело, що відкритий нами шлях не просто лабораторний феномен, — сказав Моран. — Він відіграє ключову роль у допомозі цих тварин справлятися з вірусними викликами, з якими вони стикаються у природі».
Паралельні шляхи еволюції
Часто ми вважаємо, що біологічні системи сходяться. Подібні проблеми породжують такі рішення. Однак це дослідження свідчить про інше.
Людський імунітет та імунітет зоантарій (класу морських анемон) побудовані на фундаментально різній логіці. І ті, й інші боронять. І тим, і іншим потрібно виявляти віруси. Але молекулярні механізми інвертовані. Люди використовують систему активації; анемони використовують систему контрольованого придушення.
Це має наслідки для того, як ми вивчаємо хворобу. Біомедичні дослідження сильно зосереджені на людях, мишах та щурах. На знайомих моделях. Але древні лінії, як-от морські анемони, можуть приховувати еволюційні інновації, залишаючись невидимими наших звичайних об’єктів дослідження.
“І людям, і морським анемонам потрібний захист від вірусів, але ця робота показує, що еволюція може організовувати цей захист фундаментально різними способами “, – додав Моран.
Немає єдино правильного способу зупинити вірус. Є багато шляхів. І ми лише починаємо бачити їхню різноманітність.
