Иммунная система человека – это отличная защита от окружающих микробов, но даже в совершенных системах иногда случаются ошибки. Один из генов, защищающий нас от аутоиммунных заболеваний, также помогает вирусам тайно попадать в организм, делая их невидимыми для иммунной системы. Но дальше все зависит от того, сколько вирусов пытается проникнуть в наш организм, показывают результаты нового исследования, которые было опубликовано 29 ноября в журнале PLOS Biology.
Защита от вирусов
Ученые обнаружили, что ген под названием ADAR1 (аденозиндезаминаза, действующая на РНК 1) защищает организм от большого количества вирусов. Но если вирусов немного, этот ген может их пропустить.
ADAR1 и белок, который он кодирует, защищает организм от атаки вирусов, обнаруживая и разрывая двухцепочечную РНК – генетическую родственницу ДНК – на отдельные нити. РНК может присутствовать как в одиночных, так и в двухцепочечных формах и играет несколько ролей в организме.
Истоки жизни на планете
Ученым неизвестно, почему двухцепочечная РНК активирует иммунную систему, но чтобы выяснить причину, им, возможно, следует вернуться к истокам очень ранней жизни на планете. Об этом рассказал старший автор исследования Роберто Каттанео, профессор биохимии и молекулярной биологии в клинике Майо в Рочестере, Миннесота.
Согласно одной теории, примитивные клетки использовали РНК как генетический материал. Однако позже для этой цели клетки начали использовать ДНК, тогда как большинство вирусов начали кодировать генетическую информацию в РНК. Таким образом, клетки начали развивать врожденную иммунную систему, чтобы распознать двухцепочечную РНК и защитить себя от нее.
К чему приводит дефектный ген?
Когда ген ADAR1 дефектен, он не может трансформировать двухцепочечную РНК, продуцируемую телом, в одноцепочечную РНК. Нетронутые двойные нити затем активируют иммунную систему и могут привести к такому аутоиммунному расстройству у детей, как синдром Айкарди-Гутье. По данным Национального института здоровья США, это тяжелое заболевание вызывает проблемы в работе мозга, иммунной системы и кожи. Но организм пациентов, у которых в этом белке есть дефект, на самом деле могут очень хорошо бороться с вирусами.
Исследование
В своей работе ученые воспользовались мощным инструментом для редактирования генов – CRISPR-CAS9 – чтобы в лабораторных условиях удалить ADAR1 из человеческих клеткок, оставив их неповрежденными. Затем они инфицировали клетки либо функциональным геном, либо удаленным геном с различным количеством вируса кори. Этот вирус был выбран потому, что он хранит свою генетическую информацию в РНК, а не ДНК. Хотя вирус кори имеет одноцепочечную РНК, в некоторых случаях он может формировать двухцепочечные копии. Также ученые заразили клетки мутантными формами вируса кори (которые имели двухцепочечную РНК) и наблюдали за результатом.
Результаты
Они обнаружили, что в клетках без ADAR1 даже небольшое количество двухцепочечной вирусной РНК смогло активировать иммунную систему. Как и ожидалось, ячейки с функционирующим ADAR1 отредактировали двухцепочечную РНК. Они обнаружили, что порог активации «сигнальных колоколов» иммунной системы в этих клетках составляет около 1000 фрагментов двухцепочечной вирусной РНК. Более того, иммунная система также замечает вирус.
Постдокторант из Университета Рокфеллера в Нью-Йорке Хачунг Чунг, который не участвовал в исследовании, сказал, что теперь важно выяснить механизмы, которые используют различные формы ADAR1 для трансформации вирусной двухцепочечной ДНК.
Корь – это не единственный вирус, который может захватить иммунную систему, поэтому авторы исследования надеются определить пороги активации для других вирусов, таких как желтая лихорадка и вирус Чикунгунья (которые распространяются комарами). Изменение этих порогов активации может стать ключом к более эффективному противовирусному лечению.