21:00 2023-01-31
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Compensații evolutive: echilibrarea riscurilor de boli genetice și protecția agenților patogeni
_ Compensații evolutive: echilibrare riscurile de boli genetice și protecția agenților patogeni
Anumite gene pot exista în variante diferite, divergente funcțional la indivizii unei specii. Dacă duc la diferențe clare, de exemplu în ceea ce privește un fenotip sau susceptibilitatea la boală, acest lucru este cunoscut în biologie ca polimorfism. Exemple tipice sunt un număr de gene ale căror variante sunt responsabile de exprimarea diferitelor grupe de sânge. Interesant este că aceste gene polimorfe pot fi relevante pentru grupele de sânge și boli în același timp.
O echipă de cercetare de la Universitatea Kiel și Institutul Max Planck pentru Biologie Evoluționară (MPI-EB) condusă de profesorul John Baines a acum au folosit șoarecii ca exemplu pentru a investiga o astfel de genă polimorfă, numită B4galnt2, care la animalul individual poate afecta vasele de sânge și/sau celulele intestinale.
În acest nou studiu, cercetătorii de la Secțiunea de evoluție. Medicina de la Universitatea din Kiel și MPI-EB au reușit să arate că, în funcție de variantă, gena poate provoca nu numai o tulburare de coagulare a sângelui, ci și o imunitate mai bună la infecțiile bacteriene. Cercetătorii, care sunt activi în Centrul de Cercetare Colaborativă (CRC) 1182 Origin and Function of Metaorganisms și Cluster of Excellence Precision Medicine in Chronic Inflammation (PMI), au reușit să demonstreze implicarea unei variante individuale de B4galnt2 în apărarea împotriva agenților patogeni. prin identificarea unei bacterii necunoscute anterior din genul Morganella.
Acest grup de microorganisme poate provoca infecții problematice la oameni, în special în spitale și unități de îngrijire. Într-o așa-numită analiză pathometagenomică, cercetătorii au arătat că prevalența acestei bacterii relevantă pentru inflamație este puternic limitată la șoarecii cu genotipul B4galnt2 care afectează vasele de sânge. Ei au reușit astfel să elucideze un compromis evolutiv exemplar între riscul de boală genetică și avantajul evolutiv al rezistenței la patogeni pe care șoarecii îl câștigă prin păstrarea polimorfismului la această genă. Cercetătorii și-au publicat recent rezultatele în jurnalul științific Gut Microbes.
De-a lungul evoluției, anumite variante genetice importante pentru apărarea imună sunt favorizate sub presiunea selectivă a bolilor infecțioase și, prin urmare, variantele corespunzătoare sunt menținute. . Cu toate acestea, păstrarea unor astfel de gene este adesea legată de așa-numitele compromisuri evolutive: șoarecii sunt cunoscuți, de exemplu, că au păstrat forme alternative (adică alele) ale genei B4galnt2 legate de grupa sanguină timp de aproape trei milioane de ani, în ciuda faptului că a cauzat o fenotipul timpului de sângerare similar cu boala von Willebrand la om, care determină sângerare prelungită după leziune.
„Menținerea unei astfel de variante genetice trebuie asociată cu un avantaj selectiv puternic în alte contexte, care până acum erau necunoscute. ”, explică biologul evoluționist Baines. „Progresele recente în înțelegerea științifică a sistemului de coagulare a sângelui sugerează acum că variația genetică poate fi implicată și în imunitatea înnăscută și apărarea împotriva agenților patogeni, așa că am căutat un posibil avantaj al genei B4galnt2 în acest domeniu”, continuă Baines.
Pentru a investiga rolul variației la B4galnt2 în posibila imunitate la agenți patogeni, echipa de cercetare din Kiel a ales o nouă abordare, așa-numita patometagenomică: cercetătorii au examinat mai întâi țesutul intestinal al animalelor pentru semne de inflamație. În următorul pas, au identificat microorganismele prezente în intestinul animalelor prin secvențierea genomului pentru a detecta corelațiile dintre compoziția microbiomului și semnele de inflamație.
„Compoziția generală a microbiotei nu pare să joace un rol semnificativ la început. Cu toate acestea, speciile bacteriene individuale s-au dovedit a fi disproporționat de active în prezența inflamației și a anumitor genotipuri la B4galnt2”, spune Baines. .
Cercetătorii au reușit să limiteze această observație la o subspecie bacteriană necunoscută anterior din genul Morganella: animalele cu alela relevantă pentru vasele de sânge și riscul asociat pentru coagularea sângelui au prezentat mai puține semne de inflamație, cu bacteria fiind aproape absentă. La șoarecii care exprimă B4galnt2 în tractul gastrointestinal, totuși, este clar detectabil; prezența inflamației aici indică patogenitatea acesteia.
„În timp ce aceste animale nu prezintă riscul apariției fenotipului hemoragic, expresia B4galnt2 în mucoasa intestinală poate fi favorizată de agenți patogeni. În cazul analizei noastre. , Morganella este cea care duce apoi la inflamație”, spune Baines.
Pentru a-și valida descoperirile la șoareci sălbatici, cercetătorii din Kiel au colaborat cu grupul profesorului Guntram Grassl, microbiolog medical la Școala de Medicină din Hanovra. . Cercetătorii au validat apoi aceste descoperiri derivate de la animale sălbatice cu experimente de infecție folosind șoareci în laborator care diferă doar în funcție de alelele prezente la gena B4galnt2. Când aceste animale au fost inoculate cu bacteria, au prezentat aceleași semne de boală ca și animalele sălbatice.
„Acest lucru ne oferă dovezi experimentale că gena B4galnt2 joacă un rol important în susceptibilitatea la infecțiile bacteriene din natură. Acest lucru ne-a permis să validăm că noua noastră abordare pathometagenomică este, în principiu, potrivită pentru identificarea agenților patogeni încă necunoscuți la animalele sălbatice și, astfel, pentru monitorizarea posibilelor riscuri ale unor astfel de agenți patogeni zoonotici pentru oameni”, spune Grassl.
Cu Lucrările prezentate acum, echipa de cercetare din Kiel a putut oferi, de asemenea, dovezi suplimentare pentru ipoteza de lungă durată privind originile evolutive ale sistemelor grupelor de sânge în general: „Un pionier important al biologiei evoluționiste, geneticianul britanic J. B. S. Haldane, a prevăzut încă din mijlocul al secolului al XX-lea că grupurile de sânge și rezistența la patogeni pot fi legate între ele.Odată cu cercetările asupra genelor asociate grupelor de sânge, care sunt o țintă deosebit de comună a selecția naturală, numeroase exemple în acest sens au fost descrise mai recent”, spune Baines.
„Cu toate acestea, natura și amploarea compromisurilor evolutive implicate sunt rareori explorate în detaliu. Cu ajutorul analizei noastre pathometagenomice, am reușit să legăm rezistența patogenului de o genă legată de grupa sanguină, susținând astfel experimental ipoteza lui Haldane.”
Comentarii:
Adauga Comentariu