人類不再擁有針對病毒的古老防御機制
昆蟲和植物具有重要的古代防御機制,可以幫助它們對抗病毒。這是在他們的DNA中編碼的。長期以來,科學家一直認為脊椎動物 - 包括人類 - 也有同樣的機制。但比利時KU Leuven(魯汶大學)的研究人員發(fā)現(xiàn),脊椎動物在其進化過程中失去了這一特殊資產(chǎn)。
我們DNA中編碼的可能性通過RNA表達。相反,RNA干擾(RNAi)也可以抑制特定基因的表達。昆蟲和植物利用這種RNAi機制來抵御病毒等。只需一點幫助,昆蟲和植物甚至可以通過這種RNAi機制對某些疾病產(chǎn)生抗性。例子包括所謂的轉(zhuǎn)基因作物。
那么,假設(shè)人類可以以類似的方式受到特定疾病的保護似乎是合乎邏輯的。然而,過去的實驗證明這是一項挑戰(zhàn)。來自KU Leuven動物生理學和神經(jīng)生物學部門的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)證明了為什么會出現(xiàn)這種情況。
KU Leuven研究員Niels Wynant研究了Argonaute蛋白,它在RNAi過程中起著重要作用。“在第一階段,我們比較了來自不同重要動物群體的40多種生物體的DNA。這是第一次研究這樣一個多樣化的群體。我們花了很長時間才找到這些生物體中的Argonaute蛋白質(zhì)。我們還發(fā)現(xiàn)存在三種不同類型的Argonautes,每種都具有特定的生物學作用,“Wynant解釋說。
“這三種類型中有兩種對我們的研究特別重要:AGO1和AGO2.AGO1家族在調(diào)節(jié)自身基因表達中發(fā)揮作用。這些蛋白質(zhì)有助于確定DNA中編碼的特征實際表達.AGO2家族需要護理防病毒。然而,我們沒有在脊椎動物中發(fā)現(xiàn)這些AGO2蛋白。“
研究人員還通過檢查兩種古老動物物種海綿和刺胞動物的DNA來及時回溯。他們在這些動物的基因組中發(fā)現(xiàn)了AGO2蛋白。鑒于脊椎動物和人類從這些生物體中下降,它們的共同祖先也必須具有AGO2類型。“我們懷疑當脊椎動物開始發(fā)展其中抗體,干擾素和T細胞而不是Argonaute蛋白質(zhì)對抗病毒的二次免疫系統(tǒng)時,AGO2蛋白失去了重要性。”
在第二階段,研究人員檢查了Argonaute蛋白質(zhì)隨時間演變的速度。“對抗病毒的Argonautes必須能夠快速進化,因為病毒也在不斷適應(yīng)。”Niels Wynant說。“在無脊椎動物中,我們注意到AGO2蛋白質(zhì)確實比它們的AGO1蛋白質(zhì)進化得快得多。我們沒有看到這種快速進化的群體在脊椎動物中。”
這些發(fā)現(xiàn)首次解釋了為什么RNAi對抗昆蟲疾病的效率高于人類。
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