Neue Studie zeigt eine angeborene Genom der Immunantwort gegen Retroviren in koalas

Eine neue Studie von Forschern an der UMass Medical School und der University of Queensland in Australien identifiziert eine nie zuvor gesehene Art der Immunantwort in einem Tier bereits bekannt für sein einzigartig: der koala-Bär. Koalas nutzen eine neuartige genetische defense system zur Abwehr von Infektionen durch Retroviren, ein system identifiziert werden, wenn die Wissenschaftler den Fokus auf KoRV-A, A retrovirus kehren durch die koala population Australiens. Dieses neuartige genetische Reaktion steuert die Produktion des virus in der koala ist Keimbahn, eine bislang unbeschriebene Mechanismus vergleichbar mit der angeborenen Immunantwort bekannt ist, in Säugetieren, und eine Entdeckung wirft ein neues Licht auf die Wechselwirkung zwischen genetischer evolution in Wirbeltieren und eindringende Retroviren.

Retrovirale Infektion der Keimbahn passiert ist viele Male im Laufe der evolution, aber es ist sehr selten auf ein Generationen-Zeitskala.

„KoRV-A-Infektion der koala Keimbahn ist jetzt passiert und lässt uns einen Blick auf die Genom-evolution in Echtzeit“, sagte William E. Theurkauf, Ph. D., professor der molekularen Medizin an UMass Medical School und einen entsprechenden Autor der Studie, veröffentlicht in der Zelle.

KoRV-oder koala-retrovirus Ein, ist im Zusammenhang mit Koala-Immunschwäche-Syndrom (KINDER), die koalas, die anfälliger für Infektionen und Krebs. Während die virus-Ausbreitung zwischen einzelnen Tieren (bekannt als horizontale Infektion), die es auch infiziert, die Keimbahn-Zellen, die Spermien und Eier und ist eingebaut in das Genom vererbt. Als Ergebnis, koalas sind geboren mit diesem Erreger als Teil Ihres genetischen Materials (vertikale Infektion).

Retroviren infiziert haben die Keimbahn viele Male im Laufe der evolution, und jetzt machen 8 Prozent des menschlichen Genoms. Um diese Zahl in Perspektive, die etwa 20.000 Gene, die für Proteine codieren, nur 1,5 Prozent von den 3 Milliarden Basenpaaren im Genom des Menschen. Diese endogenen Retroviren, einmal eingebettet ist, kann dazu beitragen, die Krankheit durch Ihre Fähigkeit wieder einsetzen in und zu einer Destabilisierung des Genoms. Diese genetische Invasionen sind nicht ohne Ihre Vorteile, jedoch. Bei Säugetieren, Retroviren wurden „vereinnahmt“ für Prozesse, die unerlässlich sind, um eine normale Entwicklung. In einem bemerkenswerten Beispiel, ein gen, das für die Entwicklung der Plazenta ist abgeleitet von einem retroviralen gen.

„Was wir sehen, mit der koalas ist etwas, dass jeder Organismus auf dem Planeten durchgemacht hat. Tiere infiziert durch Retroviren in die Keimbahn-Zellen. Diese Viren vermehren sich und legen sich in die Keimbahn-Genom verändern host-Genom-Organisation und-Funktion, und der Prozess wird fortgesetzt, bis der Eindringling wird gezähmt durch den Gastgeber. Am Ende dieser Infektion, die host verändert hat“, sagt Zhiping Weng, Ph. D., Li Weibo-Chair in der Biomedizinischen Forschung, professor von Biochemie & molekulare Pharmakologie, Direktor des Programms in der Bioinformatik & Integrative Biologie an der UMass Medical School und ein co-entsprechenden Autor der Studie.

Während einer viralen Infektion der Keimbahn-Zellen hat geholfen drive evolution der modernen Säugetiere, wie diese host-Zellen reagieren, bis ein neuer Erreger hat, blieb ein Rätsel. „Früher war es gedacht, um rein durch den Prozess der natürlichen Selektion, die Höhe der viralen Elemente wurden in Schach gehalten, in unserem Genom,“ sagte Keith Chappell, Ph. D., senior research fellow an der University of Queensland und ein co-Autor der Zelle zu studieren. „Wir wissen jetzt, dass es Wege in unsere Keimbahn-Zellen, die aktiv wehren gegen die Invasoren.“

Die Arbeit des collaborative team von Wissenschaftler vermuten, dass sich die Keimbahn-mounts sequential „innate“ und „adaptive“ Genom-immun-Reaktionen. Dieser Prozess ist Analog zu einem virus oder Bakterien infizieren den Organismus. Zunächst das angeborene Immunsystem erkennt sehr Allgemeine Merkmale, die gemeinsam sind zu viele Krankheitserreger, sind aber nicht auf Zellen aus dem host. Diese erste Reaktion ist nicht sehr effizient, aber hält Eindringlinge in Schach, bis das adaptive Immunsystem können Antikörper und Zellen, die spezifisch auf die Erreger, clearing der Infektion.

Forschung über die letzten 15 Jahre hat gezeigt, dass eine spezielle Klasse von RNA, anti-sense piRNAs, Funktion wie Genom-Antikörper und sehr effizient, Ziel-Viren, die in die Keimbahn in der Vergangenheit. Diese piRNAs Leitfaden die Anerkennung von viralen RNAs über Kostenlose oder „anti-sense“ – Sequenz.

Forschung auf KoRV-Ein zeigt an, dass neue virale Eindringlinge trigger eine ausgeprägte, angeborene Reaktion, die erkennt ein wesentlicher Schritt im viralen Replikationszyklus.

Die meisten Gene sind unterbrochen von spacer-Sequenzen, sogenannte introns. Wenn ein gen transkribiert in RNA, introns entfernt werden, um zu produzieren eine funktionale mRNA ein protein. Retroviren haben auch introns, die entfernt werden müssen (so genannte „spliced“) um ein protein zu bilden, die Formen der Umschlag umgibt, dass die virus-Partikel. Allerdings kann das virus auch produziert unspliced RNAs behalten, dass die introns. Diese unspliced RNAs sind essentiell für die virale Replikation und Infektion.

Studien auf KoRV-vorschlagen, dass Keimbahn-Zellen erkennen diese virus-spezifischen, unspliced Transkripte und hacken Sie in eine verschiedene Klasse von „Sinn“ piRNAs, die Unterdrückung der assembly der viralen Partikel.

„Die Zellen erkennen die unspliced Sequenz wie ein virus, und nicht ein gen, und bereitstellen einer ersten Verteidigung“, sagte Dr. Theurkauf. „Genau wie Ihr Körper montiert eine erste angeborene Immunantwort gegen Viren und Bakterien.“