Historia lubi się powtarzać... z różnym efektem?

Zgodnie z obowiązującą i zaakceptowaną powszechnie postacią teorii ewolucji, jest ona determinowana przez zmiany zachodzące w organizmach przez mutacje. Te z kolei mają charakter losowy, toteż prawdopodobieństwo powtórnego zajścia identycznej zmiany u dwóch różnych organizmów jest skrajnie niskie. Mimo to natura po raz kolejny nas zaskoczyła. Na dodatek, co dziwi jeszcze bardziej, w przypadku dwóch gatunków naczelnych niemal identyczna mutacja przyniosła zupełnie odwrotny efekt. Jeśli doda się do tego fakt, że zrozumienie tego fenomenu może wspomóc ludzkość w walce z AIDS, temat staje się naprawdę interesujący.

Już w 2004 roku odkryto, że odpowiedni wariant genu zwanego TRIM5 pozwala części naczelnych powstrzymać rozwój HIV (a także innych retrowirusów) w organizmie. Gen ten jest doskonałym przykładem tzw. koewolucji: każde udoskonalenie się organizmu poprzez mutację "wymusza" na wirusie zmianę ułatwiającą infekcję. Prawdopodobnie właśnie to współzawodnictwo, wraz z eliminacją osobników nieprzystosowanych, było najważniejszym mechanizmem prowadzącym do ewolucji.

Jedna ze zmian w TRIM5 mirikiny (Aotus trivirgatus) okazała się wyjątkowo skuteczną blokadą przeciwko HIV. Polegała ona na przeniesieniu fragmentu genu dla innego białka, zwanego cyklofiliną, do sekwencji genu TRIM5. W ten sposób powstawało tzw. białko fuzyjne, w którym łańcuch jednego białka stawał się fragmentem drugiego.

Do tej pory wszystko wydawało się jasne. Za to całkowitym zaskoczeniem dla naukowców był fakt, że niemal identyczna zmiana u małpy zwanej lapunderem (Macaca nemestrina) wywołuje zgoła odmienny skutek - małpy te pod wpływem mutacji stają się zadziwiająco podatne na infekcję.

Dwoje pracowników Centrum Badań nad AIDS im. Aarona Diamonda, Paul Bieniasz i Theodora Hatziioannou, odkryli wspomniane zjawisko przypadkowo. Podczas badań nad komórkami pobranymi od naczelnych zauważyli oni, że komórki pozyskane od różnych gatunków wykazują zaskakująco wysoką różnorodność w stopniu podatności na infekcje HIV. Skłoniło ich to do dalszych poszukiwań.

W toku badań wykazano, że lapundery, choć są oporne na wiele innych wirusów, poddawały się infekcjom HIV zaskakująco łatwo w porównaniu do innych gatunków. Postanowiono więc zbadać dokładną strukturę genu TRIM5, o którym wiedziano już wtedy, że jest w stanie blokować infekcję HIV. Gen wykazywał niemal identyczną mutację jak u małp nocnych (mirikin), polegającą na wstawieniu fragmentu genu cyklofiliny do genu TRIM5. Okazało się jednak, że nawet zamiana pojedynczego aminokwasu w łańcuchu białkowym wystarczała, by zwierzę stało się bezbronne wobec HIV.

Dodatkowym zaskoczeniem dla naukowców był fakt, że dwie niemal identyczne mutacje zaszły u gatunków żyjących tak daleko od siebie. Lapundery bowiem żyją w naturze w południowo-wschodniej Azji, zaś małpy nocne - w Ameryce Środkowej i Południowej. Jest bardzo mało prawdopodobne, by dwie tak bardzo zbliżone zmiany zaszły dwukrotnie w różnych częściach świata. To wyjątkowo wyraźny przykład konwergencji ewolucyjnej [procesu upodabniania się organizmów ewoluujących niezależnie od siebie - przyp. tłum.]. Pokazuje to, jak silną presję selekcyjną mogły stanowić dla małp retrowirusy - tłumaczy dr Bieniasz. Co więcej, odkrycie to może stanowić punkt wyjścia do stworzenia wiarygodnego zwierzęcego modelu infekcji HIV, którego naukowcy wciąż poszukują.

Dalsze szczegóły badań można odnaleźć na stronach czasopisma Proceedings of the National Academy of Sciences.

mutacja HIV białko fuzyjne lapunder małpa nocna mirikina TRIM5 Paul Bieniasz Theodora Hatziioannou AIDS cyklofilina