Толерантность к инфекции обезьяньим вирусом иммунодефицита выработалась у африканских зеленых мартышек за миллион лет совместного существования, говорится в исследовании, которое опубликовано в Nature Genetics.
Ученые также уточнили систематику зеленых мартышек — модельных животных, активно используемых в биомедицине.
Африканскими зелеными мартышками называют приматов из рода Chlorocebus. В природе они населяют леса и саванны Африки, а также были занесены на Карибские острова в процессе колонизации этих территорий. Эти животные рассматриваются как перспективная модель для биомедицинских исследований — в противоположность, например, крысам, мартышки обладают схожей с человеком диетой, циркадными ритмами и гормональным статусом. Зеленые мартышки используются для исследования вакцин, процессов воспаления, и даже нейродегенеративных заболеваний.
Наиболее востребованы мартышки в исследованиях вируса иммунодефицита. В природных популяциях большая часть животных заражена обезьяним вариантом этого вируса (SIV — simian immunodeficiency virus), однако даже высокая вирусная нагрузка не приводит у них к развитию болезни.
Сотрудники Центра нейроповеденческой генетики Калифорнийского университета занимаются утверждением зеленых мартышек в статусе модельного объекта, поэтому активно изучают геномику и молекулярную эволюцию этих приматов, также в новой работе принял участие сотрудник МФТИ Василий Раменский. Ученые сравнили геномы 163 животных из разных частей африканского континента и Карибских островов, принадлежащих к шести известным таксономическим группам. На основании этих данных исследователи уточнили систематику мартышек, а также приблизились к пониманию причин устойчивости к вирусу иммунодефицита.
Ученые до сих пор не пришли к одному мнению, являются ли зеленые мартышки одним видом (Chlorocebus aethiops) с несколькими подвидами, либо пятью или шестью разными видами. На основе молекулярного анализа геномов авторы обсуждаемой работы пришли к выводу, что разные популяции этих обезьян довольно сильно отличаются друг от друга по генотипу — уровень генетического разнообразия среди них примерно в два раза выше, чем среди человеческих популяций. Группы, известные как С. sabaeus, С. aethiops, С. tantalus и С. pygerythrus различаются между собой значительно (вероятно, их следует считать отдельными видами), в то время как С. cynosurus и С. hilgerti скорее являются подвидами С. pygerythrus (верветки).
Исследователи сравнили скорость закрепления тех или иных аллелей в разных группах, чтобы понять, были ли эти генетические варианты предметом естественного отбора. Оказалось, что многие варианты, подверженные отбору, отражают процесс коэволюции обезьян совместно с вирусом иммунодефицита. Ученые подсчитали, что вирус появился в популяциях обезьян более миллиона лет назад.
Среди генов, мутации в которых поспособствовали развитию устойчивости у вирусу, оказались компоненты сигнальных путей и транскрипционные регуляторы, а не вирусные рецепторы, как можно было бы предположить. Таким образом, в процессе эволюции обезьяны научились не избегать инфекции, а жить с ней. Многие из найденных генов вовлечены во взаимодействие с вирусом и у человека. К примеру, самые сильные признаки отбора обнаружили в гене RANBP3, кодирующем РНК-связывающий белок, который у человека участвует в транспорте вирусных мРНК из ядра в цитоплазму. На втором месте оказался фактор транскрипции NFIX, регулирующий множество как клеточных, так и вирусных промоторов. Вероятно, эволюция этого белка помогла изменить экспрессию вирусных генов и уменьшить его патогенность.
Обезьяний вариант вируса, по всей видимости, передался человеку в начале XX века в Западной Африке, откуда распространился по человеческим популяциям во всем мире. В настоящее время среди людей также встречается устойчивость к вирусу иммунодефицита человека. В отличие от обезьян, она обусловлена мутацией в белке CCR5 на поверхности лейкоцитов, который используется вирусом для проникновения в клетку, то есть является вирусным рецептором. Мы рассказывали, как китайские ученые пытались внести эту мутацию в человеческие эмбрионы, чтобы сделать их устойчивыми к заражению ВИЧ.
Автор: Дарья Спасская