Противірусний білок прискорив еволюцію приматів

Білки-мутагени, які повинні знешкоджувати вірусні послідовності в клітинної ДНК, могли підштовхнути розвиток людського роду.

Ми багато разів говорили про те, що в людській ДНК є залишки від вірусних геномів, які потрапили до наших предків в незапам'ятні часи . Швидше за все, це були віруси, здатні вбудовувати свій спадковий матеріал в клітинні хромосоми (як це роблять сучасні ретровіруси і деякі інші). У такому вигляді вірус може переходити «у спадок» дочірнім клітинам. Згодом, однак, в ньому накопичуються мутації, які роблять вірус неактивним, так що він вже не може виробляти нові вірусні частинки і назавжди засинає в клітинному геномі. У перспективі такі «гості» можуть виявитися дуже навіть корисними: наприклад, одні з них допомагають захищати ембріон від інших вірусів , а інші беруть участь в синтезі антитіл .

Один із сучасних ретровірусів, здатних вбудовуватися в геном господарів - вірус саркоми Рауса, викликає злоякісні пухлини у курей. (Фото Dr. Gopal Murti / Visuals Unlimited / Corbis.)

Ще один вірус, здатний повністю або частково вбудовуватися в ДНК хазяйської клітини - вірус гепатиту B, який, правда, до ретровірусів не відноситься. (Фото Jean-Yves Sgro / Visuals Unlimited / Corbis.)

<

>

Мутації, усипляючі віруси, можуть накопичуватися в них природним шляхом, але чекати цього доведеться досить довго. Тому у наших клітин з'явилися свої інструменти, що дозволяють відключити вірусну активність у власному геномі, і один з таких інструментів - білки-мутагени сімейства APOBEC, які можуть вносити зміни в послідовність нуклеїнових кислот, замінюючи одні генетичні букви іншими. Наприклад, APOBEC3G хімічно перетворює азотистих основ цитозин (генетична «буква» З) в азотистих основ урацил ( «буква» U). Подальшу мутагенну роботу виконують молекулярні машини, що відповідають за репарацію (ремонт) ДНК: якщо раніше в двох комплементарних ланцюгах ДНК стояла пара цитозин-гуанін (С-G), то тепер, після того як над нею попрацювали APOBEC3G і репаруючу білки, вона перетворилася в пару тимін-аденін (Т-А). Тобто вірусний ген став вже іншим, і працювати, як раніше, він вже, швидше за все, не зможе.

Білки APOBEC вміють дізнаватися в клітинному геномі саме вірусні послідовності, проте деякий час назад з'ясувалося, що іноді вони спрацьовують і на власній клітинної ДНК. Так що їх мутагенна активність може стати причиною раку - якщо APOBEC промутірует власну ДНК клітини легенів, або нирки, або печінки, або будь ще органу. Але, якщо вони можуть так спрацювати в клітинах нирок, печінки і т. Д., То що їм заважає змінювати ДНК в статевих клітинах? В цьому випадку генетичні зміни, спровоковані APOBEC, перейдуть в наступне покоління.

Ми знаємо, що мутації - сировина еволюції: природний відбір з безлічі постійно з'являються варіантів генів залишає в популяції ті, які допомагають особини (і виду в цілому) вижити. Дослідникам з Корнельського університету і Університету імені Бар-Ілана прийшло в голову, що білки APOBEC як генератори мутацій можуть сприяти еволюції - зокрема, еволюції приматів. Ерец Льованон (Erez Y. Levanon) і його колеги порівняли геноми сучасних людей, неандертальців, денисовців (ще одна давня різновид Homo), шимпанзе - з одного боку, і мишей, макак резус і орангутанів - з іншого. При цьому особливу увагу звертали на ті послідовності в ДНК, які залучають білок APOBEC3G: наприклад, одна з його улюблених послідовностей - три літери С поспіль; якщо APOBEC3G бачить ССС, то одну з З він обов'язково промутірует.

У статті в Genome Research автори пишуть, що у шимпанзе і людей їм вдалося знайти 37 000 мутацій, згрупованих в 10 000 ділянок ДНК, до яких явно «доклав руку» APOBEC3G: у орангутанів, макак і мишей там були цитозини, а ось у людей і шимпанзе в тих же положеннях стояли інші генетичні «букви». Такі заміни часто виявлялися або в ділянках генів, що кодують білки, або в важливих регуляторних послідовностей, від яких залежало кількість того чи іншого білка.

Подальший аналіз покаже, наскільки мутації, які APOBEC3G вніс в геном предків людини, посприяли нашої еволюції. Тут треба мати на увазі, що у нас є і інші білки того ж сімейства, здатні змінювати послідовність ДНК, і кожен з них, за словами авторів роботи, може генерувати тисячі генетичних модифікацій. Не виключено, що еволюція всього людського роду отримала прискорення з появою цього сімейства білків-мутагенів. Правда, вважається, що на світло ми з'являємося приблизно з 70 мутаціями - не варто забувати, що у всіх клітин є спеціальні механізми, що стежать за збереженням генома і виправляють всі зміни, щоб все залишалося, як було раніше. Очевидно, баланс між мутагенними і репаруючу системами і визначає обсяг матеріалу, який дозволяє увазі розвиватися.

за матеріалами Science .