Наша імунна система чудово захищає нас від мікробів, які нас щодня оточують, - але кожна машина має свої перегини.
Один ген, який захищає організм від аутоімунних порушень (при яких організм сам атакує), також допомагає таємно вводити віруси, роблячи їх невизначними. Але те, як закінчиться історія, залежить від того, скільки вірусів намагається потрапити, свідчить нове дослідження, опубліковане вчора (29 листопада) у журналі PLOS Biology.
Цей ген, названий аденозиндезаміназою, що діє на РНК 1, або ADAR1, захищає організм від великої кількості вірусу, але запрошує його, якщо лише незначна кількість вірусів стукає у двері, виявили вчені.
ADAR1 та білок, який він кодує, захищають організм від нападу на себе, знаходячи та розкручуючи дволанцюжкову РНК, генетичну родичку ДНК, в окремі ланцюги. РНК може надходити як в одно-, так і в дволанцюжних формах і грає в організмі кілька ролей.
Незрозуміло, чому дволанцюгова РНК активізує імунну систему в першу чергу, але це може повернутися до витоків дуже раннього життя на планеті, - сказав старший автор Роберто Каттанео, професор біохімії та молекулярної біології в клініці Майо в Рочестер, штат Міннесота.
Одна теорія стверджує, що примітивні клітини зберігали лише РНК як генетичний матеріал. Врешті-решт, клітини почали використовувати ДНК, тоді як віруси переважно почали кодувати генетичну інформацію в РНК. (Не всі віруси зберігають свою генетичну інформацію в РНК, деякі зберігають їх у ДНК.) Отже, "клітини почали формувати вроджену імунну систему, щоб захистити себе, щоб визнати дволанцюжкову РНК як зловмисника", сказав Каттанео Live Science.
Коли ген ADAR1 є несправним, він не може перетворити деяку дволанцюжкову РНК, вироблену організмом, в одноланцюгову РНК. Потім недоторкані подвійні нитки активують імунну систему і можуть призвести до аутоімунного порушення, яке вражає немовлят, що називається синдромом Айкарді-Готьєра. Цей важкий розлад викликає проблеми в головному мозку, імунній системі та шкірі, повідомляє Національний інститут охорони здоров'я. Але "пацієнти, які мають дефект цього білка ... насправді досить добре борються з вірусами", - сказав Каттанео.
Команда використовувала потужний інструмент редагування генів CRISPR-CAS9 для видалення ADAR1 в клітинах людини в лабораторії, залишаючи недоторканими інші клітини. Потім вони інфікували клітини або діючим геном, або видаленим геном з різною кількістю вірусу кору. (Вірус кору зберігає свою генетичну інформацію в РНК замість ДНК. І хоча вірус зазвичай робить одноланцюжкову РНК, він також може помилятися і утворювати кілька дволанцюжкових копій.) Команда також заразила клітини мутованим кором. вірус, який переніс більш дволанцюжкову РНК і спостерігав за тим, що сталося.
Вони виявили в клітинах без ADAR1, навіть невелика кількість дволанцюжкової вірусної РНК активувала імунну систему. Клітини з функціонуючим ADAR1 редагували дволанцюжкову РНК, як очікувалося. У цих клітинах вони знайшли поріг для активації сигналів тривоги імунної системи - близько 1000 фрагментів дволанцюжкової вірусної РНК. Більше цього і імунна система помічає вірус.
Хачунг Чунг, докторантура університету Рокфеллера в Нью-Йорку, який не брав участі в дослідженні, сказав, що зараз важливо розібратися в механізмах, якими різні форми гена ADAR1 використовують для трансформації вірусної дволанцюжкової ДНК.
Кір - не єдиний вірус, який може викрасти імунну систему, і Каттанео заявив, що сподівається визначити пороги активації для інших вірусів, таких як вірус жовтої лихоманки та вірус Чикунгуня (які обидва поширюються комарами). Змінення порогу може потенційно призвести до противірусних варіантів лікування, сказав Каттанео.
