Vedci objavili úplne nový spôsob, ako môžeme bojovať s vírusmi. Ukázala im ho morská sasanka
Vedci objavili v morskej sasanke nečakaný spôsob boja proti vírusom. Jej imunita používa „brzdu“, bez ktorej sa obrana proti infekcii rozpadne.
Vedci sa už roky snažia pochopiť, ako vznikla antivírusová imunita u prvých živočíchov. Výskum morskej sasanky Nematostella vectensis teraz ukazuje, že príroda nemusela ísť jednou priamou cestou. Tím z Hebrejskej univerzity v Jeruzaleme objavil mechanizmus antivírusovej imunity, ktorý na prvý pohľad pripomína náš systém, no v skutočnosti pracuje podľa inej logiky.
Štúdia vyšla v časopise Nature Ecology & Evolution. Viedol ju doktorand Ton Sharoni spolu s profesorom Yehu Moranom z Katedry ekológie, evolúcie a správania na Hebrejskej univerzite v spolupráci s výskumníkmi z University of North Carolina at Charlotte.
Vedci našli brzdu imunity, bez ktorej sa obrana zosype
V ľudskom tele zohráva dôležitú úlohu bielkovina MAVS. Keď bunky zachytia stopy vírusu, MAVS pomáha spustiť poplach a rozbehnúť imunitnú odpoveď. Vedcov preto dlho zaujímalo, ako hlboko do minulosti živočíchov siaha podobný obranný systém. Morské sasanky sú na takúto otázku ideálne. Ich vývojová línia sa od línie vedúcej k ľuďom oddelila pred viac ako 600 miliónmi rokov.
Výskumníci u sasanky Nematostella vectensis objavili dovtedy neznámy gén a bielkovinu, ktorú nazvali CARDIB. Tento gén leží v genóme vedľa génu RLRb, ktorý patrí medzi príbuzných známej rodiny vírusových senzorov RIG-I-like receptors. Práve toto susedstvo naznačilo, že nejde o náhodnú molekulu, ale o súčasť starého antivírusového systému.
Na prvý pohľad CARDIB vyzeral ako kandidát na dávnu obdobu ľudského MAVS. Mal podobné znaky a obsahoval takzvanú CARD doménu, teda molekulárnu časť, cez ktorú sa imunitné bielkoviny často „rozprávajú“ medzi sebou. Lenže experimenty ukázali prekvapivý obrat. CARDIB imunitnú odpoveď za bežných podmienok nespúšťa. Naopak, drží niektoré imunitné gény pod kontrolou.
Neprehliadni
Nedáva to zmysel. Prečo by evolúcia podporovala mechanizmus, ktorý vlastnú obranu živočícha tlmí? Záhadu pomohol rozlúsknuť až experiment s technológiou CRISPR. Keď vedci vyradili gén CARDIB a sasanky vystavili vírusovej hrozbe, zvieratá boli zraniteľnejšie. Vírusy sa v nich množili ľahšie, antivírusové gény sa neaktivovali správne a narušila sa aj apoptóza, teda riadená smrť buniek, ktorá pri infekcii pomáha zastaviť šírenie vírusu.
„Výsledky boli úplne protiintuitívne. Hoci CARDIB za normálnych podmienok funguje ako brzda imunitného systému, práve táto brzda sa ukázala ako nevyhnutná pre účinnú protivírusovú odpoveď,“ uviedol Sharoni.
Sasanky neostali len v akváriu. Vedci ich vystavili skutočnému vírusovému tlaku
V laboratóriu sa dá vírusová odpoveď dobre odmerať. Vedci však potrebovali zistiť, či táto dráha funguje aj v prostredí, kde sasanky čelia prirodzenej zmesi vírusov, baktérií a ďalších mikroorganizmov. Geneticky upravené sasanky preto presunuli z laboratórnych akvárií do vonkajších morských mezokozmov v Južnej Karolíne, ktoré zásobovala prirodzená voda z estuáru, teda z oblasti, kde sa riečna voda mieša s morskou.
Výsledok bol, že sasanky bez CARDIB a príbuzných antivírusových génov nahromadili v prirodzenejších podmienkach podstatne viac vírusov než bežné zvieratá. Zaujímavé bolo aj to, že jeden imunitný gén, ktorý v laboratóriu pôsobil len mierne dôležito, sa v tomto prostredí ukázal ako oveľa významnejší.
„Ukázalo to, že dráha, ktorú sme objavili, nie je len laboratórnym fenoménom. Zohráva zásadnú úlohu pri pomoci týmto zvieratám zvládať vírusové výzvy, ktorým čelia v prírode,“ povedal profesor Moran.
Evolúcia nevynašla jedno riešenie, ale viac ciest k rovnakému cieľu
Najzaujímavejšia časť štúdie nie je len samotný objav bielkoviny CARDIB. Dôležité je, čo hovorí o evolúcii imunity. Ľudský imunitný systém a antivírusová imunita morských sasaniek používajú molekulárne prvky, ktoré sa miestami podobajú. Lenže nie sú poskladané rovnako a nepracujú podľa tej istej logiky.
Fylogenetická analýza ukázala, že CARD domény morských sasaniek stoja evolučne oddelene od systémov RLR a MAVS u stavovcov. Výskumníci teda nenašli jednoduchého priameho predchodcu ľudskej imunity. Skôr odhalili starý a odlišný mechanizmus, ktorý rieši rovnaký problém: ako rozpoznať vírus a zastaviť ho skôr, než sa rozšíri.
Imunológovia doteraz upierali zrak najmä na ľudí, myši a ďalšie známe laboratórne organizmy. Sasanky, koraly či medúzy zostávali na okraji záujmu, hoci patria medzi evolučne veľmi staré živočíchy. Práve v nich sa môžu skrývať obranné systémy, ktoré pri štúdiu bežných modelových organizmov vôbec nevidíme.
„Ľudia aj morské sasanky potrebujú ochranu pred vírusmi, no táto práca ukazuje, že evolúcia dokáže tieto obrany zorganizovať zásadne odlišnými spôsobmi.“, uviedol Moran.
Možno je teda najväčším prekvapením to, že príroda pri vírusoch nestavila na jeden univerzálny návod. Rovnakého nepriateľa dokázala zastaviť viacerými cestami. A jedna z nich sa skrývala v nenápadnom živočíchovi, ktorý na dne mora pôsobí skôr ako rastlina než ako vzdialený príbuzný človeka.
