Obnovte staré proteíny, aby ste zabránili útokom na vírusy

Anonim

Obnovte staré proteíny, aby ste zabránili útokom na vírusy

biológie

Lisa-Ann Lee

11. mája 2017

2 obrázky

V štúdii dôkazu o koncepcii ukázali vedci na univerzite v Granade, ako predkovia proteínov z obdobia štyroch miliárd rokov chránia E. coli pred vírusom infikujúcim baktérie (Credit: University of Granada)

Pri konvenčnom zbere sú zbieranie najpokročilejších informácií a zbraní jedným zo spôsobov, ako zostať pred nepriateľom. Avšak v prebiehajúcej evolučnej bitke medzi hostiteľskými bunkami a vírusmi vedci v Španielsku zistili, že odpoveď na postup v tejto vojne by mohla spočívať v odkrájaní v čase - až do začiatku života.

Keď vírus infikuje bunku, zabije hostiteľské bielkoviny, aby sa sám replikoval. Tak prečo tieto proteíny deaktivovať na ochranu pred infekciou? To preto, že sú potrebné v niekoľkých bunkových funkciách v hostiteľovi a ich vypnutie môže spôsobiť ujmu.

Vo svetle toho sa Jose Sanchez-Ruiz a jeho tím na Granadskej univerzite rozhodli vyskúšať inú cestu tým, že nahradia jeden z týchto proteínov pôvodnou verziou. Ich hypotéza spočíva v tom, že odkedy sa moderné patogény spoločne vyvinuli s bielkovinami, aby sa stali takými, aké sú dnes, tieto starodávne varianty by boli príliš vzdialené v evolučnej miere, aby mohli kooptovať. Tieto proteíny predkov by zároveň nemali nepriaznivé účinky na bunku. Inými slovami, budú schopní zvýšiť vírusovú rezistenciu bez poškodenia hostiteľa.

Výskumníci sa rozhodli zamerať sa na proteín thioredoxín, ktorý je kľúčovým hráčom v bunkových reakciách a ten, ktorý sa nachádza od vzniku života. Ešte dôležitejšie je, že je to jeden z proteínov, ktorý vírus získava vo svojom velením a dobývaní. Bez nej sa vírus nedá replikovať sám.

V experimentoch výskumníci vytvorili sedem variantov prvotných tioredoxínov, ktoré boli vytrhnuté zo štyroch miliárd rokov vývoja a boli prekvapení, že zistili, že sú schopní fungovať v moderných baktériách E. coli, aj keď s rôznym stupňom úspechu. Podľa štúdie bol tioredoxín, ktorý sa datoval približne na 2, 5 miliardy rokov, najstabilnejší.

"Moderný organizmus je úplne iné bunkové prostredie, " vysvetľuje výskumník Asunción Delgado, ktorý viedol experimenty. "Rodičovskí tioredoxíni mali odlišných molekulárnych partnerov, všetko odlišné, čím ďalej od nášho daru, tým menej pracujú v modernom organizme, ale aj keď sa vrátime k pôvodu života, stále preukazujú niektoré funkcie. "

A čo je najdôležitejšie, keď vedci zaviedli vírus T7 na zmenené baktérie, zistili, že nie je schopný uniesť prvotný thioredoxín a replikovať sám seba, čo dokazuje ich hypotézu.

Vľavo: vírus infikuje bunku, ale nedokáže sa replikovať, pretože nie je schopný uniesť proteín predkov; Vpravo: čo sa stane počas procesu infekcie v nemodifikovanej bunke; to nakoniec vypukne umožnenie novovytvoreným vírusovým časticam napadnúť iné bunky (Credit: Jose Sanchez-Ruiz)

Senior autor Sanchez-Ruiz porovnáva spoločnú evolúciu patogénu a hostiteľa ako "preteky v zbrojení", v ktorej bol posledný z nich na uhlazenom konci kvôli svojej neschopnosti uniknúť vírusovému únosu. "Thioredoxín sa mení v evolúcii, aby sa zabránilo tomu, aby bol vírusom unesený, a vírus sa vyvíjal tak, aby zabíjal proteín, " dodáva, že vrátenie sa v čase a vzkriesenie starých proteínov umožňuje vedcom " stratégia vírusu ".

Jednou z oblastí, ktoré vidia v prospech tohto objavu, je poľnohospodárstvo. Zatiaľ čo vírusy infikujúce človeka majú tendenciu dostať všetku pozornosť, utratenie plodín patogénov skutočne spôsobuje oveľa viac škôd vo forme hladomorov a masového hladovania, poukazujú. Podľa Organizácie pre výživu a poľnohospodárstvo sa odhaduje, že 20 až 40 percent svetových plodín sa stratí každý rok kvôli škodám spôsobeným škodcami a chorobami. Vedci, ktorí pomáhajú zvyšovať vírusovú rezistenciu, vedci z univerzity v Granade hovoria, že používanie proteínov pôvodných proteínov ponúka aj ďalší prínos: mohlo by pomôcť zabrániť vírusom zabíjaním plodín bez toho, aby predstavovali dramaticky odlišné prvky.

"Ak sa to vzťahuje na rastliny, nebudú to gény z dávnych baktérií.

to by bola rodová verzia génu z tej istej rastliny, "hovorí Sanchez-Ruiz." To je samozrejme genetická zmena, ale ide o miernu genetickú zmenu. Nie je to ako mať gén jedného druhu prenesený na iný druh. Tiež by to nebolo ako Jurassic Park. Bolo by to len pomerne malá zmena v géne, ktorý rastlina už má. "

Ďalšia štúdia by tiež mohla objasniť, ako vývoj pracuje na molekulárnej úrovni. "Čo môžeme urobiť, je nechať vírus vyvíjať sa prispôsobiť proteínu predkov a potom urobiť experiment v opačnom smere, " hovorí Sanchez-Ruiz. "Akonáhle sa prispôsobí proteínu predkov, môžeme testovať, ako reaguje na moderné proteíny.Možno zistiť, či to opakuje vývoj.Tak by to bolo trochu molekulárna verzia tohto Stephen J. Goulda, prehrávanie pásky životnej nápady. "

Štúdia bola publikovaná v správach o bunkách .

Zdroje: Univerzita Granada (v španielčine); Cell Press cez Phys.org

V štúdii dôkazu o koncepcii ukázali vedci na univerzite v Granade, ako predkovia proteínov z obdobia štyroch miliárd rokov chránia E. coli pred vírusom infikujúcim baktérie (Credit: University of Granada)

Vľavo: vírus infikuje bunku, ale nedokáže sa replikovať, pretože nie je schopný uniesť proteín predkov; Vpravo: čo sa stane počas procesu infekcie v nemodifikovanej bunke; to nakoniec vypukne umožnenie novovytvoreným vírusovým časticam napadnúť iné bunky (Credit: Jose Sanchez-Ruiz)