: 13.04.2016
Противовирусный белок оказался «сырьем» для эволюции
Вирусы размножаются только одним путем: встраивают свой геном в геном клетки-хозяина и заставляют ее производить новые вирусные частицы. В результате за миллионы лет в нашем геноме скопилось довольно много «мусора» – ретровирусов и мобильных генетических элементов. Однако, благодаря защитным мерам, которые постепенно вырабатывал организм в ответ на действия «захватчиков», этот «мусор» в основном себя никак не проявляет.
Большая часть ответственности за «молчание» таких давным-давно встроившихся в геном человека вирусов лежит на белках семейства APOBEC. Они находят характерные для вирусов комбинации азотистых оснований нуклеиновых кислот и вносят в них мутации. Первоначально эти белки возникли у позвоночных, но у приматов семейство APOBEC значительно «разрослось». Считается, что причина этого – необходимость борьбы с вирусами, однако последние исследования открыли эволюционную роль этих белков.
Несколько лет назад открыли способность белков APOBEC вносить мутации не только в вирусную РНК, но и в человеческую ДНК. Выяснилось, что APOBEC, вызывая мутации в раковых клетках, способствовуют дальнейшему неконтролируемому росту опухоли.
Это наблюдение повлекло за собой, с одной стороны, дальнейшие исследования APOBEC в контексте борьбы с раком, с другой, – поиски эволюционной роли APOBEC. Ведь в случае, если белки этого семейства будут активны в половых клетках, произведенные ими мутации могут наследоваться и, в конечном итоге, менять ход эволюции.
Чтобы прояснить этот вопрос, ученые из Корнелльского университета (США) и израильского Университета имени Бар-Илана сравнили соответствующие мутации в геномах разных видов. Объектом стали участки ДНК, содержащие «стандартные» последовательности-мишени для белка APOBEC3G, который, в частности, вызывает мутации ВИЧ. Например, APOBEC3G обязательно «поработает» с одним из трех последовательно идущих цитозинов: «оторвет» у одного из них аминогруппу (–NH2), превратив его – в молекуле РНК – в урациловый. В результате в геноме вместо пары «цитозин-гуанин» появится пара «урацил-аденин». Работа гена после этого с большой вероятностью будет нарушена.
Ученые сравнили геномы, с одной стороны, современных людей, денисовцев, неандертальцев и шимпанзе, а с другой – мыши, макаки-резуса и орангутана. У первой группы видов ученые нашли около 37 тыс. мутаций, предположительно, вызванных APOBEC3G. В геномах мышей, макак и орангутанов обнаружили цитозин там, где у человека или шимпанзе стоит уже другая буква. Зачастую такие мутации встречались в ключевых местах генома – последовательностях, кодирующих белок, или в регуляторных областях. Это может означать, что мутации, появляющиеся в результате работы APOBEC, имеют эволюционное значение.
Следующая задача – выяснить, какой процент генетических изменений, которые сделали нас человеком, был вызван белками APOBEC.
Как заметил профессор Корнелльского университета Элон Кинан (Alon Keinan), в геноме новорожденного около 70 новых мутаций, но даже один из белков APOBEC может вызвать тысячи мутаций за одно поколение.
Дискуссия о том, хороши белки APOBEC или плохи – неуместна: за все надо платить. Таким образом поддерживается некий баланс между необходимостью противовирусной защиты, «ошибками» в виде проопухолевой активности и «поставкой сырья» для эволюционных процессов.
Фото: NIH Image Gallery https://www.flickr.com
Подготовила Мария Перепечаева
: 13.04.2016 
