Генетическая вариация вирусов кишечника человека — сырьё для внутренней эволюции
Накопленные данные подчёркивают важность бактерий кишечника человека для здоровья, метаболизма и развития болезней. Однако бактерии — лишь часть истории. Вирусы, которые их заражают (бактериофаги), также формируют нас.
Группа под руководством Фредерика Д. Бушмана, PhD, из Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета, опубликовала в Proceedings of the National Academy of Sciences исследование, в котором секвенировала ДНК виромов (совокупность вирусов) кишечника здоровых людей.
Метод и основные находки:
- Из стула 12 человек собрали почти 48 миллиардов пар оснований ДНК.
- Учёные собрали из этих "кирпичиков" целые геномы вирусов.
- На каждого человека пришлось от сотен до тысяч различных вирусов. Почти все оказались бактериофагами. В одном образце обнаружили патоген человека — вирус папилломы.
Гипервариабельные регионы и обратная транскриптаза:
Для оценки изменчивости вирусных популяций команда во главе с аспирантом Сэмюэлем Мино искала наиболее вариабельные участки генома.
- Было идентифицировано 51 гипервариабельная область.
- К удивлению исследователей, эти области были связаны с генами обратной транскриптазы — фермента, который копирует РНК в ДНК (чаще ассоциируется с ретровирусами, такими как ВИЧ).
- 29 из 51 области показали сходство с хорошо изученной гипервариабельной областью бактериофага BPP-1 (Bordetella), который использует обратную транскриптазу и неточный механизм копирования для изменения белка, чтобы заражать широкий спектр целей.
Эволюционное значение:
Учёные предполагают, что вновь обнаруженные гипервариабельные области могут выполнять аналогичную функцию в человеческом вироме и, как следствие, в микробиоме.
"Похоже, существует естественное давление отбора в пользу быстрой изменчивости у этих классов бактериофагов. Это означает, что существует соответствующий быстро меняющийся фактор среды, к которому фаг должен быстро адаптироваться", — говорит Мино.
Возможные причины такой изменчивости:
"Субстратом эволюции является мутация", — отмечает Мино. Такая вариабельность может двигать эволюцию микробиома кишечника.
Выводы и перспективы:
Эволюционный анализ 185 обратных транскриптаз, обнаруженных в исследовании, указывает, что их основная роль — генерация разнообразия. Теперь задача — определить функцию новых гипервариабельных регионов и понять, как их изменчивость связана со временем и болезнями.
"Этот метод открывает целый новый мир 'генерирующей разнообразие' биологии, чтобы понять, что на самом деле делают эти явно важные системы", — заключает Мино.