Néhány fertőzést érdemes emlékezni: Csak kérdezze meg a DNS-ét.
Az emberi genom körülbelül nyolc százaléka valójában vírus eredetű - ez a múltbeli betegségek fosszilis adatai. De a vírusos emlékek túlnyomó többsége leromlott azon a ponton, hogy bármilyen károkat okozjon: Valahogy az évezredek során a korábbi kórokozók állandó nyugalmi állapotba estek, és csak genetikai hegek maradtak ébren. Ma a PNAS folyóiratban a tudósok az ausztráliai egyik legkedveltebb marsupial segítségével segítik a titokzatos átmenet mögött rejlő titkokat.
A vírusos jellegű szoros találkozók általában átmeneti jellegûek. A vírusok bérlőként, nem háztulajdonosként lépnek be a testbe, egyszerűen megismételve és terjesztve más házigazdákat. De a retrovírusoknak nevezett vírusok egy csoportja esetében az ideiglenes bérlet gyakran állandó együttélésvé válhat. Amikor a retrovírusok megtámadják a sejteket, beillesztik a DNS-t a miénkbe, lehetővé téve az új retrovírusos felvonulási utasítások végrehajtását a sejt munkahelyi repertoárja mellett. Ha retrovírus fordul elő spermán vagy petesejtön, genetikai utasításai behatolhatnak egy olyan embrióba, amely vírus-vákuumban mozgatja az egyes sejteket. Ez lehetővé teszi a ma már „endogén” retrovírus továbbterjesztését, létrehozva egy genetikai vonalot, amely csak egy kicsit virálisabb, mint korábban.
A korai generációkban a vírus elég sértetlen maradhat ahhoz, hogy felébredjen a nyugalmi állapotból, és újra megfertőzze. De bár a retrovírusok legalább 30 vagy 40 alkalommal megsértették az emberi genomot, ezeknek a vírusos gömböknek a többsége legalább 5 millió évvel ezelőtt becsúszott a génjeinkbe - és azóta szenvedő mutációk ártalmatlanná tették őket.
Mivel már régen foglalkoztak egy új retrovirális invázióval, a tudósoknak nem volt módja megfigyelni, hogy genomjaink miként illeszkednek az új támadásokhoz.
Kiderül, hogy a rejtély egy részének kibontásának kulcsa homályos, szürke és napi 18 órát alszik. Az összes eddig vizsgált gerinces genom tele van retrovirális maradványokkal, és a koala sem kivétel. Az egyetlen különbség? A legtöbb állattól eltérően a koalákat magukba foglalják háborúban az egyik ilyen támadókkal - a helyesen elnevezett koala retrovírussal -, amely a tudósok számára ritka lehetőséget kínál arra, hogy valós időben nyomon kövessék a retrovírus asszimilációt.
„Ez valójában az első és egyetlen lehetőségünk arra, hogy kezeljük ezt a folyamatot, mivel a retrovírus még mindig beköltözik a gazdaszervezetbe” - magyarázza az első szerző, Ulrike Löber, a berlini Állatkert és Vadvilág Kutató Intézetének kutatója.
A koala retrovírus viszonylag fiatal vírusnak tűnik - olyasmi, amely az elmúlt 50 000 évben bekerült a népességbe - és továbbra is jelentős ellenfél ezeknek a marsupialisoknak. A távoli relatív HIV-hez hasonlóan úgy tűnik, hogy a koala retrovírus csökkenti a gazdaszervezet képességét a fertőzések leküzdésére, potenciálisan hozzájárulva a koalas extrém sebezhetőségéhez a nemi úton terjedő betegségek, például a chlamydia ellen. A helyzet még rosszabbá tétele érdekében a koala retrovírust számos rák kialakulásához kapcsolják, ez a kapcsolat igaz lehet az endogén retrovírusokra is az emberekben.
E hátrányok ellenére a koalas évezredek óta él ezzel a retrovírussal. Valamit semlegesíteni kellett a támadásokkal - de hogy megértsék ezt a folyamatot, a tudósoknak tudniuk kellett, hová szállnak ezek a vírusok, és hogyan változnak az idő múlásával.
A tudósok segítségével, akik júliusban közzétették a koala-genom teljes szekvenciáját, Alex Greenwood, a vadon élő állatok betegségeinek professzora, aki felügyeli Löber munkáját a Leibniz Intézetben, és Alfred Roca, a genetika és a vadon élő állatok tanulmányozásának professzora irányítása alatt álló csoport. az illinoisi egyetemen végül képes volt feltérképezni a koala retrovírus belépési pontjait. A koala genom lehetővé tette egy átfogó retrovírusos térképészet felépítését, amely referenciapontot adott a kutatók számára a koala retrovírusának pontos meghatározására a genomban.
„A koala [teljes genom] szekvenciája teljesen más képet ad nekünk arról, hogy hol vannak ezek a retrovírusok” - mondja Jenny Graves, a La Trobe Egyetem genetikáját, ökológiáját és evolúcióját tanulmányozó professzor, amely nem kapcsolódik a munkához. "Más módon nem lehet ezt megtenni."
A kutatók először két egymással nem összefüggő koala genomját kutatták ki a vírusos megmaradások bizonyítása érdekében - ideértve a koala retrovírus még mindig aktív variánsait és a másolatot is, amelyek már a házasságukba kerültek. Meglepődtek, amikor a koala retrovírus töredékeit behelyezték egy másik, a PhER nevű retrovírus darabjaiba fészkelve - a koala genomban élő veterán rezidens, aki régen gyökereket fektetett le. A PhER valószínűleg egyszer volt egy retrovírusos átlapoló, de régen már hanyatlásba került. Amikor a csoport megvizsgálta a PhER-koala retrovírus hibrid szekvenciáit - a koala retrovírus lényegében törött változatát -, rájöttek, hogy a PhER megszállta és deaktiválta a koala retrovírust azáltal, hogy a koala retrovírus virulens génjeit cseréli a saját drogos szekvenciájára, egy rekombinációnak nevezett folyamatban.
Bár a PhER nem kapcsolódik a koala retrovírushoz, elegendő hasonlóságot mutatott ahhoz, hogy lehetővé tegye ezt a jelenséget. A genetikai kapcsolószelep a koala retrovírus kritikus szegmenseit inert test-duplákkal váltotta fel, hatékonyan semlegesítette a koala retrovírus arzenálját és rögzítette a helyén. Minden rekombináció megköveteli, hogy a DNS-szakasz mindkét oldalán két azonos „perem” legyen: Mindaddig, amíg az új szegmensnek a helyes könyve van, a halálos használati utasítást hülyeség-manifesztummal helyettesítheti.
A teljes koala-genom szekvenálása lehetővé tette a tudósok számára, hogy megvizsgálják, hogyan valós időben támadják meg a koala retrovírus ezt a fajt. (PublicDomainPictures) Valójában a PhER, egy ősi retrovírus elem, genomikus jelzőjelként működött az új betolakodók, például a koala retrovírus ellen. Amikor maga PhER több millió évvel ezelőtt támadta meg a koala genomját, beragadt - ami ezt a vírust egyértelműen érdekelté tette a gazdaszervezet megóvására a betegségtől: Ha a koala meghal, akkor PhER is.
Tehát, elfogadva egy „ha nem tudsz legyőzni őket, csatlakozzon hozzá” hozzáállását, PhER a virulens gazembertől a hűséges lábharcos felé ment. „Amikor a gazdaszervezet és a vírusgenom egyetlen entitásgá válik, meg kell tanulniuk egymásba lépést” - magyarázza Roca. "Úgy tűnik, hogy ezek a régi vírusok azt mondják az új vírusoknak:" Ez a mi területünk, ne zavarj vele. ""
De ennek a nagy amnesztiának a PhER részéről hátrányos indítékok is lehetnek. A koala retrovírussal történő kombinálás nemcsak a verseny kikapcsolásának módja - ez a lehetőség PhER számára, hogy eltérítsen néhány nagyon kívánatos gépet. Amikor a PhER a koala retrovírus fegyvereit saját ártalmatlan örökségével cseréli le, akkor a PhERnek esélye van arra, hogy zsebre húzza azokat az eszközöket, amelyek kitörhetik a genomi börtönből, és hagyja, hogy a sérült koala retrovírus rothadásba kerüljön a helyén.
"Ez a folyamat káros a koala retrovírus számára, mivel kevésbé válik vírussá, de jó a PhER, az eredeti endogén retrovírus számára, mivel lehetővé teszi annak szaporodását" - mondja Greenwood.
Nem valószínű, hogy PhER teljes értékű fertőző vírusként lépne ki a kereszttűzből: Túl sokáig töltötte a genomban. Egy új retrovírus megbomlása lehetőséget ad a PhER-nek a bilincsek elszakítására - de a legsúlyosabb következményeket maga a koala retrovírus okozza. Löber azt gyanítja, hogy megfigyeljük ennek a kórokozónak a lassú károsodását.
Valójában a rekombináció kritikusnak tűnik a koala retrovírus inaktivációja szempontjából. Amikor a kutatók az Ausztráliában elosztott 166 koala genomját átkutatták, azt találták, hogy az egyes koalasok a koala retrovírus törött példányait a genomjuk sok különálló helyén hordozták. A koala retrovírus aktívan terjedt a koala populáción, ám PhER újra és újra felemelte a vállát, amíg ellenfele elvesztette lábait. A koala retrovírus leszerelésének puszta prevalenciája azt jelzi, hogy a PhER-rel történő rekombináció nettó pozitív hatást gyakorolt a koala fajokra.
Azonban nem minden integráció jön létre egyenlően. Maria Tokuyama, egy posztdoktori kutató szerint, aki a Yale Egyetemen vizsgálja az endogén retrovírusokat, mivel a koala retrovírus oly sok genom kimenetén helyezkedik el, néhány valószínűleg előnyösebb, mint mások. "A vonalakban ez befolyásolhatja egyes csoportok túlélését másokkal szemben" - magyarázza Tokuyama, aki nem vett részt a kutatásban.
Greenwood és Roca szerint évszázadok után a koala retrovírus virulens változata valószínűleg eltűnik a lakosságból, amíg csak fertőző múltjának emlékei maradnak fenn. Amikor ez megtörténik, a megmaradt bántalmazott stoppos autósok - akik a legjobban ártalmas helyekre helyezkednek el - minden koalason megegyeznek, mint az ősi endogén retrovírusok az emberekben.
Természetesen a rekombináció nem lehet az egyetlen módja annak, hogy a retrovírusok kolonizálják a genomot. Például az első behatolások nem támaszkodhattak a korábbi lakosokra. A gazdasejt gépei közvetlenül leállíthatják a vírus DNS-t; vagy ha egy vírus hibát követ el a saját szaporodása során, akkor véletlenül megránthatja magát a helyén. A gerinces genomokat több tucat ilyen genomi sír veszi át, mindegyik emlékeztet az egyszer virulens vírus eltérő ősi inváziójára.
Jövőbeli munkájuk során a tudósok nyomon fogják követni, hogy a koala retrovírus továbbra is beágyazódik a genomba azáltal, hogy szekvenálja a koala utódok genomjait, amelyek a vírus törött példányát örökölték. Ezenkívül a csapat folytatja a koala retrovírus, a rák és az immunszuppresszió közötti kapcsolatok tesztelését annak érdekében, hogy megőrizze a kiszolgáltatott koala lassuló közösségeit.
Willa Huston, a Sydney-i Műszaki Egyetem mikrobiológiai professzora, aki nem volt a tanulmányhoz csatlakoztatva, a munkát „izgalmas” és „magas színvonalú” dicséretté tette - egy „igazán gyönyörű tudományos kísérlet” megfigyelésére, amely a természetben természetesen kibontakozik. Huston, aki a klamydia vizsgálatát koalasban vizsgálja, szintén hangsúlyozza ezeknek az eredményeknek a koalas általános jövője szempontjából betöltött jelentőségét. „A kutatás következő szakasza az, hogy megértsük, mit jelent ez a faj megóvása” - mondja.
Míg a koala retrovírus nagyon sokat tett Ausztrália eukaliptuszos gyapjúféléin, az alagút végén továbbra is világíthat: A vírus és a gerinces egyesülése néha váratlan előnyöket hozhat. Amikor a vírusok beásják a sarkát, a gazdaszervezet időnként kihasználhatja ellenségeik apró trükköit a kereskedelemben. Például más emlősökben a placenta kialakulása egy retrovírus fehérjét választ. E nélkül az emberek, akiket ma ismertünk, egyszerűen nem léteznek. A PhER védekező stratégiája talán a későbbiekben előidézője, amikor a koala retrovírusnak kevésbé antagonista (vagy akár előnyös) kapcsolata lehet a koala földesuraival. Az elkövetkező jövő nemzedékekben a koalas még az egyik legfélelmetesebb ellenségére fordíthatja az asztalokat.
