Их результаты показывают, что 30 процентов всех белковых адаптаций с момента расхождения людей с шимпанзе были вызваны вирусами.«Когда на каком-то этапе эволюции происходит пандемия или эпидемия, популяция, на которую воздействует вирус, либо адаптируется, либо вымирает.
Мы знали это, но что нас действительно удивило, так это сила и ясность обнаруженной нами модели, — сказал Дэвид Энард, доктор философии, научный сотрудник Стэнфордского университета и первый автор исследования. «Это первый случай, когда вирусы показали такое сильное влияние на адаптацию».Исследование было недавно опубликовано в журнале eLife и будет представлено 14 июля на конференции Allied Genetics Conference, организованной Американским обществом генетиков.Белки выполняют широкий спектр функций, которые поддерживают работу наших клеток. Выявив, как небольшие изменения в форме и составе белков помогли людям и другим млекопитающим реагировать на вирусы, исследование могло бы помочь исследователям найти новые терапевтические возможности против сегодняшних вирусных угроз.
«Мы изучаем, какие части клетки использовались для борьбы с вирусами в прошлом, предположительно без вредного воздействия на организм», — сказал старший автор исследования Дмитрий Петров, доктор философии, профессор биологии Мишель и Кевин Дуглас. и доцент кафедры биологии в Стэнфорде. «Это должно дать нам представление о точках давления и помочь нам найти белки для исследования новых методов лечения».Предыдущие исследования взаимодействий между вирусами и белками были сосредоточены почти исключительно на отдельных белках, которые непосредственно участвуют в иммунном ответе — это наиболее логичное место, где вы ожидаете найти адаптации, управляемые вирусами. Это первое исследование, в котором дан глобальный взгляд на все типы белков.
«Большой прогресс здесь в том, что не только очень специализированные иммунные белки адаптируются против вирусов», — сказал Энард. «Практически любой тип белка, который вступает в контакт с вирусами, может участвовать в адаптации против вирусов. Оказывается, есть по крайней мере столько же адаптации вне иммунного ответа, сколько и внутри него».Первым шагом команды было определение всех белков, которые, как известно, физически взаимодействуют с вирусами. После кропотливого просмотра десятков тысяч научных рефератов Энард составил список примерно из 1300 представляющих интерес белков.
Следующим его шагом было создание алгоритмов больших данных для просмотра геномных баз данных и сравнения эволюции белков, взаимодействующих с вирусами, с эволюцией других белков.Результаты показали, что адаптация происходит в три раза чаще у взаимодействующих с вирусами белков по сравнению с другими белками.
«Нас всех интересует, как эволюционировали мы и другие организмы, и какое давление сделало нас такими, какие мы есть», — сказал Петров. "Открытие того, что эта постоянная борьба с вирусами сформировала нас во всех аспектах — не только в отношении нескольких белков, которые борются с инфекциями, но и во всем — является глубоким. Все организмы живут с вирусами миллиарды лет; эта работа показывает, что эти взаимодействия затронули каждую часть клетки ».Вирусы захватывают почти все функции клеток организма-хозяина, чтобы реплицироваться и распространяться, поэтому имеет смысл, что они будут управлять эволюцией клеточного аппарата в большей степени, чем другие факторы эволюционного давления, такие как хищничество или условия окружающей среды. Исследование проливает свет на некоторые давние биологические загадки, например, почему близкородственные виды развили разные механизмы для выполнения идентичных клеточных функций, таких как репликация ДНК или производство мембран.
Ранее исследователи не знали, какая эволюционная сила могла вызвать такие изменения. «Эта статья — первая, в которой данные достаточно велики и чисты, чтобы одним махом объяснить многие из этих головоломок», — сказал Петров.Теперь команда использует полученные данные, чтобы глубже изучить прошлые вирусные эпидемии, надеясь получить информацию, которая поможет бороться с болезнями сегодня. Например, ВИЧ-подобные вирусы охватили популяции наших предков, а также другие виды животных на многих этапах эволюционной истории.
Изучение воздействия таких вирусов на определенные группы населения может дать новое понимание нашей постоянной войны с вирусами и того, как мы можем выиграть следующую большую битву.Это исследование будет представлено в четверг, 14 июля, с 11:15 до 11:30 во время сеанса естественного отбора и адаптации в Crystal Ballroom J1 в рамках конференции Allied Genetics Conference, Orlando World Center Marriott, Орландо, Флорида.
Эта работа финансируется грантами NIH R01GM089926 и R01GM097415.