Вирусы не интересуются вашей эволюционной историей. Им нужно лишь размножаться. Люди сражаются с ними с помощью белка MAVS, который действует как спусковой механизм. А что используют морские анемоны? Практически идентичный по виду белок под названием CARDIB, но выполняет он абсолютно противоположную функцию. Он выступает в роли тормоза. И без него вся система рушится.
Оказывается, эволюция не остановилась на единственном универсальном плане защиты.
Белок, который делает противоположное
Тон Шарони, аспирант Еврейского университета Иерусалима, провел это исследование вместе с профессором Еху Мораном. Они изучали морских анемон, потому что ветвь, ведущая к ним, отделилась от человеческой более 600 миллионов лет назад. Если где-то и хранятся секреты ранних иммунных систем животных, то именно у анемон.
Исследователи обнаружили белок CARDIB (CARD Inhibitor Binding Protein). На первый взгляд, он имитирует MAVS. У позвоночных MAVS активирует иммунную защиту в тот самый миг, когда вирус проникает в клетку. Это сигнал тревоги.
CARDIB же — это глушитель.
«Всё в CARDIB намекало на то, что он должен функционировать так же, как MAVS, — объяснил профессор Моран. — Однако мы обнаружили, что он делает ровно наоборот. Вместо того чтобы активировать противовирусную защиту, CARDIB обычно её подавляет ».
Так почему же стоит держать «тормоз» на иммунной системе? Если вы замедляете защиту, разве это не облегчает победу вируса? Это была загадка. И решение казалось контринтуитивным.
Когда убираешь тормоз — происходит крушение
Чтобы проверить это, команда использовала технологию CRISPR для редактирования анемон. Они удалили ген CARDIB, а затем подвергли модифицированных животных вирусной атаке.
Логика подсказывает, что ослабленная иммунная система должна разрушиться. Но здесь всё вышло наоборот: именно удаление супрессора привело к краху.
Анемоны без CARDIB не смогли контролировать инфекцию. Вирусы размножались бесконтрольно. Естественные противовирусные реакции не сработали. Животные потеряли свою устойчивость.
«Результаты были совершенно контринтуитивными, — сказал Шарони. — Хотя при обычных условиях CARDIB действует как тормоз иммунной системы, оказалось, что этот тормоз необходим для эффективного противовирусного ответа».
Вам нужен контроль, чтобы удержать мощь. Без него механизм заедает. Или, что еще хуже, полностью выходит из строя. Это фундаментальное отличие от человеческой модели, где ключом является активация. Здесь защита заключается в регуляции.
Природа не обращает внимания на результаты лабораторий
Лабораторные результаты могут обманывать. Контролируемые среды стерильны, предсказуемы и часто вводят в заблуждение. Исследователи понимали: чтобы понять суть, нужно протестировать CARDIB в дикой природе.
Они перенесли генетически модифицированных анемон в открытые мезокосмы на Юге США (Южная Каролина). Там их ждали естественная эстуарная вода, реальные микроорганизмы и настоящие вирусные угрозы. Не чашки Петри.
Результаты подтвердились.
Анемоны без CARDIB несли значительно большую вирусную нагрузку. Один ген иммунитета, казался незначительным в аквариуме, в океане стал критически важным. Этот путь не является артефактом лабораторных условий. Это то, как эти животные выживают в прибрежной среде.
«Это доказало, что открытый нами путь — не просто лабораторный феномен, — сказал Моран. — Он играет ключевую роль в помощи этим животным справляться с вирусными вызовами, с которыми они сталкиваются в природе».
Параллельные пути эволюции
Часто мы полагаем, что биологические системы сходятся. Подобные проблемы рождают подобные решения. Однако это исследование говорит об обратном.
Человеческий иммунитет и иммунитет зоантарий (класса морских анемон) построены на фундаментально разной логике. И те, и другие защищают. И тем, и другим нужно обнаруживать вирусы. Но молекулярные механизмы инвертированы. Люди используют систему активации; анемоны используют систему контролируемого подавления.
Это имеет последствия для того, как мы изучаем болезни. Биомедицинские исследования сильно сосредоточены на людях, мышах и крысах. На знакомых моделях. Но древние линии, такие как морские анемоны, могут скрывать эволюционные инновации, оставаясь невидимыми для наших обычных объектов исследования.
«И людям, и морским анемонам нужна защита от вирусов, но эта работа показывает, что эволюция может организовывать эту защиту фундаментально разными способами », — добавил Моран.
Не существует единственно правильного способа остановить вирус. Есть множество путей. И мы лишь начинаем видеть их разнообразие.
