Новые доказательства были обнаружены биологами в университете Юты относительно того, почему люди, мыши и другие позвоночные животные несут тысячи различных генов, чтобы создать комплекс основного комплекса гистосовместимости (MHCs) белки, несмотря на то, что некоторые из тех генов делают людей уязвимыми для аутоиммунных болезней и инфекций. Результаты исследования от исследования будут изданы онлайн неделя от 6 февраля 2012 в журнале Proceedings Национальной академии наук.
Белки MHC найдены на поверхности большинства клеток в позвоночных и определяют тип ткани человека. Белки MHC управляют иммунной системой посредством узнавания «сам» и «чужеродный» и вызывают иммунную реакцию против иностранных захватчиков.
MHCs отторгают или принимают пересаженные органы, признают внедрившиеся микробы и играют роль в помощи людям чувствовать запах совместимых помощников. У беспозвоночных нет MHCs.
Профессор биологии и ведущий автор исследования, Уэйн Поттс, объяснили:«Это исследование объясняет, почему существует столько версий генов MHC, и почему те, что восприимчивость причины к болезни сохраняется и не устраняется. Они вовлечены в бесконечную гонку вооружений, вызывающую их, в любом пункте своевременно, чтобы быть хорошей против некоторых инфекций, но плохо против других инфекционных и аутоиммунных болезней».Исследователи обнаружили новые доказательства гонки вооружений между генами и микробами (антагонистический coevolution), позволив вирусу болезни прогрессировать быстро у мышей.
Исследование проводилось Форматами чертежной бумаги и первым автором и бывшим докторантом Джейсоном Кубинэком, теперь постдокторантом при патологии. Среди других исследователей докторант биологии Джеймс Рафф, студент биологии К. Уитни Хайзер и Патриция Слева, клинический доцент патологии.
Национальный научный фонд и Национальный Институт Аллергии и Инфекционных болезней финансировали исследование.У большинства генов у людей и другого позвоночного только есть 1 или 2 варианта или варианты единственного гена (аллели).
Несмотря на то, что люди несут не больше, чем 12 аллелей 6 человеческих генов MHC, варианты каждого из 6 человеческих генов, генерирующих белковые диапазоны MHC от сотен до 2 300 в народонаселении.Кубинэк объясняет:«Тайна – то, почему существует столько различных версий того же гена [MHC] в народонаселении», тем более, что большинство людей несет MHCs, делающие их уязвимыми для нескольких инфекционных агентов, включая малярию, гепатит B и C, вирус СПИДа, а также аутоиммунные болезни, такие как волчанка, рассеянный склероз, диабет 1 типа, ревматоидный артрит, анкилозирующий спондилит и заболевание раздраженной толстой кишки.Исследователи придумали три теории относительно того, почему столько генных вариантов MHC существует в позвоночных популяциях животных.
По словам исследователей все три теории способствуют поддержанию огромного разнообразия MHCs:Предшествующие исследования предполагают, что люди и другие животные привлечены к аромату возможных помощников с MHCs, которые являются «иностранными», а не «сам».
Родители с различными вариантами MHC производят детей с большим количеством MHCs, создавая более сильные иммунные системы.Организмы с меньшим количеством вариантов MHC имеют более слабую иммунную реакцию, чем организм с большим количеством вариантов. В течение долгого времени организмы с большим количеством MHCs, более вероятно, останутся в живых. Эта теория, однако, не может объяснить в полной мере разнообразие MHC.
Кубинэк объясняет:«У нас есть организм и микроорганизмы, заражающие его. Микроорганизмы развиваются, чтобы лучше эксплуатировать организм, и организм развивает лучшую защиту, чтобы отбить инфекцию.
Одна теория объяснить это большое разнообразие в генах MHC состоит в том, что те конкурирующие интересы в течение долгого времени одобряют сохранение большего разнообразия».Кубинэк объясняет:«Вы естественно храните гены той болезнью борьбы. Они помогают Вам остаться в живых, таким образом, те гены MHC распространены больше в населении в течение долгого времени, потому что люди, несущие их живой, чтобы иметь потомков».
Инфекционные агенты являются болезнетворными вирусами, паразитами или бактериями, которые в состоянии заразить животных. Как только животное заражено, оно защищает себя с MHCs, идентифицирующими захватчика и активирующими иммунную реакцию, чтобы убить чужеродный материал.Однако некоторые инфекционные агенты видоизменяются и развиваются в течение долгого времени, чтобы стать менее идентифицируемыми MHCs, и таким образом избежать иммунной реакции, позволяя инфекционным агентам процветать.
MHCs, неспособные к борющимся микробам, становятся менее распространенными, поскольку они теперь предрасполагают людей, несущих их, чтобы заболеть и потенциально умереть. Исследователи полагали, что такая уязвимость болезни, гены MHC в конечном счете должны исчезнуть из народонаселения, однако, они обычно, не делает.Несмотря на то, что некоторые из тех MHCs исчезают, другие не делают. Это происходит из-за двух причин:
Некоторый редкий MHCs может произвести эффективную иммунную реакцию против различных микроорганизмов.Некоторые теперь редкие MHCs возвращают способность идентифицировать и бороться с тем же микробом, ранее победившим их (после того, как тот микроб видоизменяется все снова и снова), поскольку они больше не предназначаются путем развития микроорганизмов.В исследовании команда исследовала 60 мышей, которые были генетически идентичны.
Исследователи разделили мышей на три группы, каждого с различным разнообразием генов MHC – b, d и k.Исследователи заразили двух мышей от каждого из трех типов MHC с вирусом лейкоза мыши под названием Друг вирус. Друг вирус был выращен в культуре тканей.
Быстро прогрессирующий вирус вырос в пределах мышей в течение 12 дней, нападения, репликации и увеличения в пределах печени и селезенки. Исследователи собрали вирусные частицы в селезенке и измерили серьезность болезни путем взвешивания увеличенной селезенки.Исследователи тогда заразили еще три пары мышей с теми же типами MHC (b, d, и k) от вируса взятый от каждой из первых трех пар мышей. Команда повторила этот процесс, пока 10 пар мышей в каждом типе MHC не были заражены, дав вирусное время, чтобы видоизмениться.
Исследователи продемонстрировали, что могли заставить Друга вирус приспосабливаться к и поэтому избегать вариантов MHC (b, d, или k) в клетках мыши, на которые это напало.После этого команда продемонстрировала, что вирус приспособился только к определенным белкам MHC.
Например, вирусы, приспособившиеся к и вызвавшие отвращение у мышей с белком типа b MHC все еще, подверглись нападению эффективно у мышей, имевших тип d и k MHCs.Кроме того, биологи продемонстрировали, что патогенный фитнес (измеренный числом вирусных частиц в селезенке) был связан с патогенной вирулентностью (как измерено увеличением селезенки и таким образом весом).
Так вирус, избежавший типа b MHC, сделанного мышами с этим более плохой MHC.Форматы чертежной бумаги объясняют:«Вместе, эксперименты демонстрируют первый шаг в антагонистическом танце coevolutionary между вирусом и генами MHC».Следующие результаты исследования имеют некоторые важные последствия, говорят Форматы чертежной бумаги:Вымирающие виды имеют меньше генетического разнообразия, делая их более восприимчивыми для микробов, поскольку их население уменьшено.
Согласно Форматам чертежной бумаги было бы желательно породить защитный MHCs назад в вымирающие виды, чтобы повысить их защиту болезни.Главная причина болезни человека все более и более устойчивы к антибиотикам, состоит в том, потому что антибиотики используются, чтобы повысить производительность в молочных стадах и другом домашнем скоте. Генетическое разнообразие у домашнего скота, включая их MHCs, было уменьшено, чтобы сделать отборное размножение, чтобы произвести больше молока и говядины. Таким образом, размножение большего количества MHCs назад в стада может повысить их устойчивость к болезни и поэтому уменьшить потребность в антибиотиках.
В людях и других организмах, генетическое изменение MHC важно для предотвращения развития и распространения появляющейся болезни. Форматы чертежной бумаги и его команда заболели появляющимися болезнями, заставив вирус развиться у мышей. «Это – модель, чтобы идентифицировать то, что вещи изменяют у вирусов, чтобы сделать их более ядовитыми и таким образом появляющаяся болезнь».