Wirusy nie interesują się waszą ewolucyjną historią. Muszą się po prostu rozmnażać. Ludzie walczą z nimi za pomocą białka MAVS, które działa jako czynnik wyzwalający. Czego używają ukwiały? Białko zwane CARDIB ma niemal identyczny wygląd, ale pełni całkowicie przeciwną funkcję. Działa jak hamulec. A bez niego cały system się zawali.
Okazuje się, że ewolucja nie poprzestała na jednym uniwersalnym planie ochrony.
Białko, które działa odwrotnie
Ton Sharoni, absolwent Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie, przeprowadził badanie wraz z profesorem Yahoo Moranem. Badali ukwiały, ponieważ prowadząca do nich gałąź oddzieliła się od ludzi ponad 600 milionów lat temu. Jeśli gdziekolwiek kryją się tajemnice wczesnych układów odpornościowych zwierząt, to właśnie w ukwiałach.
Naukowcy odkryli białko CARDIB (białko wiążące inhibitor CARD). Na pierwszy rzut oka przypomina MAVS. U kręgowców MAVS aktywuje mechanizmy obronne w momencie przedostania się wirusa do komórki. To jest alarm.
CARDIB to tłumik.
„Wszystko w CARDIB sugerowało, że powinien on działać w taki sam sposób jak MAVS” – wyjaśnił profesor Moran. „Odkryliśmy jednak, że działa dokładnie odwrotnie”. Zamiast aktywować mechanizmy obronne przeciwwirusowe, CARDIB zwykle tłumi je ”.
Dlaczego więc warto hamować układ odpornościowy? Jeśli spowolnisz swoją obronę, czy nie ułatwi to wirusowi zwycięstwa? To była tajemnica. Rozwiązanie wydawało się sprzeczne z intuicją.
Po zdjęciu hamulca następuje awaria
Aby to przetestować, zespół wykorzystał technologię CRISPR do edycji ukwiałów. Usunęli gen CARDIB, a następnie wystawili zmodyfikowane zwierzęta na atak wirusowy.
Logika podpowiada, że osłabiony układ odpornościowy powinien się załamać. Ale tutaj wszystko potoczyło się odwrotnie: to usunięcie tłumika doprowadziło do zawalenia się.
Ukwiały bez CARDIB nie kontrolowały infekcji. Wirusy mnożyły się w niekontrolowany sposób. Naturalne reakcje przeciwwirusowe nie zadziałały. Zwierzęta utraciły stabilność.
„Wyniki były całkowicie sprzeczne z intuicją” – powiedziała Sharoni. „Chociaż w normalnych warunkach CARDIB działa jak hamulec układu odpornościowego, wydaje się, że ten hamulec jest niezbędny do skutecznej odpowiedzi przeciwwirusowej”.
Potrzebujesz kontroli, aby utrzymać władzę. Bez tego mechanizm się zacina. Albo, co gorsza, całkowicie zawodzi. Jest to zasadnicza różnica w stosunku do modelu ludzkiego, gdzie kluczem jest aktywacja. Tutaj ochrona polega na regulacjach.
Natura nie zwraca uwagi na wyniki badań laboratoryjnych
Wyniki badań laboratoryjnych mogą być mylące. Kontrolowane środowiska są sterylne, przewidywalne i często wprowadzają w błąd. Naukowcy wiedzieli, że aby dotrzeć do sedna sprawy, muszą przetestować CARDIB na wolności.
Przenieśli genetycznie zmodyfikowane ukwiały do otwartych mezokosmosów na południu Stanów Zjednoczonych (Karolina Południowa). Tam czekała na nich naturalna woda ujściowa, prawdziwe mikroorganizmy i realne zagrożenia wirusowe. Nie szalki Petriego.
Wyniki zostały potwierdzone.
Ukwiały bez CARDIB miały znacznie wyższe miano wirusa. Jeden gen odporności, który wydawał się nieistotny w akwarium, stał się niezwykle ważny w oceanie. Ta ścieżka nie jest artefaktem warunków laboratoryjnych. W ten sposób zwierzęta te przeżywają w środowiskach przybrzeżnych.
„To dowiodło, że odkryta przez nas ścieżka nie jest jedynie zjawiskiem laboratoryjnym” – powiedział Moran. „Odgrywa kluczową rolę w pomaganiu tym zwierzętom w radzeniu sobie z wirusowymi wyzwaniami, przed którymi stają na wolności”.
Równoległe ścieżki ewolucji
Często zakładamy, że systemy biologiczne są zbieżne. Podobne problemy rodzą podobne rozwiązania. Jednak to badanie sugeruje coś innego.
Odporność człowieka i odporność zoantarian (klasa ukwiałów) opierają się na zasadniczo odmiennej logice. Oboje chronią. Obydwa muszą wykrywać wirusy. Ale mechanizmy molekularne są odwrócone. Ludzie korzystają z systemu aktywacji; zawilce stosują system kontrolowanego tłumienia.
Ma to wpływ na sposób badania chorób. Badania biomedyczne skupiają się głównie na ludziach, myszach i szczurach. Na znanych modelach. Jednak starożytne linie rodowe, takie jak ukwiały, mogą ukrywać ewolucyjne innowacje, pozostając jednocześnie niewidocznymi dla naszych zwykłych obiektów badań.
„Zarówno ludzie, jak i ukwiały potrzebują ochrony przed wirusami, ale ta praca pokazuje, że ewolucja może zorganizować tę obronę na zasadniczo różne sposoby ” – dodał Moran.
Nie ma jednego dobrego sposobu na powstrzymanie wirusa. Jest wiele sposobów. A my dopiero zaczynamy dostrzegać ich różnorodność.
