Наша иммунная система прекрасно защищает нас от микроорганизмов, которые нас окружают каждый день, но у каждой машины есть свои изгибы.
Один ген, который защищает организм от аутоиммунных нарушений (при которых организм атакует сам себя), также помогает тайно вводить вирусы, делая их необнаружимыми. Но то, как история заканчивается, зависит от того, сколько вируса пытается проникнуть, согласно новому исследованию, опубликованному вчера (29 ноября) в журнале PLOS Biology.
Этот ген, называемый аденозин-деаминазой, действующей на РНК-1 или ADAR1, защищает организм от большого количества вируса, но способствует его проникновению, если ученые обнаружили, что в дверь постучат лишь небольшое количество вирусов.
ADAR1 и белок, для которого он кодирует, защищают организм от нападения на себя, обнаруживая и распаковывая двухцепочечную РНК, генетический родственник ДНК, в одну нить. РНК может входить как в одноцепочечную, так и в двухцепочечную форму, и играет множество ролей в организме.
Непонятно, почему двухцепочечная РНК в первую очередь активирует иммунную систему, но это может вернуться к истокам очень ранней жизни на планете, сказал старший автор Роберто Каттанео, профессор биохимии и молекулярной биологии в клинике Майо в Рочестер, Миннесота.
Одна теория утверждает, что примитивные клетки содержат только РНК в качестве генетического материала. Однако со временем клетки начали использовать ДНК, а вирусы преимущественно начали кодировать генетическую информацию в РНК. (Не все вирусы хранят свою генетическую информацию в РНК, некоторые хранят их в ДНК.) Таким образом, «клетки начали создавать врожденную иммунную систему, чтобы защитить себя, чтобы распознавать двухцепочечную РНК как нарушителя», - сказал Кэттанео в интервью Live Science.
Когда ген ADAR1 является дефектным, он не может трансформировать некоторую двухцепочечную РНК, продуцируемую организмом, в одноцепочечную РНК. Затем нетронутые двойные нити активируют иммунную систему и могут привести к аутоиммунному заболеванию, которое поражает детей, называемому синдромом Айкарди-Гутьера. Это серьезное расстройство вызывает проблемы в мозге, иммунной системе и коже, по данным Национального института здравоохранения. Но «пациенты, у которых есть дефект в этом белке… на самом деле очень хорошо борются с вирусами», - говорит Каттанео.
Команда использовала мощный инструмент для редактирования генов CRISPR-CAS9, чтобы удалить ADAR1 из клеток человека в лаборатории, оставив другие клетки без изменений. Затем они инфицировали клетки либо действующим геном, либо удаленным геном с различным количеством вируса кори. (Вирус кори хранит свою генетическую информацию в РНК, а не в ДНК. И хотя вирус обычно делает одноцепочечную РНК, он также может ошибаться и формировать некоторые двухцепочечные копии.) Команда также заразила клетки мутированной корью. Вирус, который нес более двухцепочечную РНК и наблюдал за тем, что произошло.
Они обнаружили, что в клетках без ADAR1 даже небольшое количество двухцепочечной вирусной РНК активировали иммунную систему. Клетки с функционирующим ADAR1 редактировали двухцепочечную РНК, как и ожидалось. В этих клетках они обнаружили, что порог активации тревожных звонков иммунной системы составляет около 1000 фрагментов двухцепочечной вирусной РНК. Более того, и иммунная система замечает вирус.
Хачунг Чунг, научный сотрудник университета Рокфеллера в Нью-Йорке, который не принимал участия в исследовании, сказал, что сейчас важно выяснить механизмы, которые различные формы гена ADAR1 используют для трансформации вирусной двухцепочечной ДНК.
Корь - не единственный вирус, который может захватить иммунную систему, и Каттанео сказал, что надеется определить пороги активации для других вирусов, таких как вирус желтой лихорадки и вирус Чикунгунья (которые распространяются комарами). По словам Каттанео, изменение порога потенциально может привести к противовирусному лечению.
