In einer in
Nature Ecology and Evolution veröffentlichten Studie zeigen Wissenschaftler, dass die Gene SAMD9 und SAMD9L, Schlüsselakteure der antiviralen Immunität beim Menschen und beteiligt an seltenen genetischen Erkrankungen, starke Ähnlichkeiten mit Abwehrsystemen aufweisen, die bei Bakterien vorhanden sind.
Ihre Evolution, geprägt von jüngsten Verlusten und Anpassungen bei Säugetieren, verdeutlicht das jahrtausendealte Wettrüsten zwischen Viren und Wirten. Bei einigen Primaten bieten diese Entwicklungen einen besseren Schutz gegen die Replikation von HIV und eröffnen Wege, um die Feinheiten unserer Immunität besser zu verstehen.
Uralte Gene im Zentrum der antiviralen Abwehr
Die angeborene intrazelluläre Immunität ist eine der allerersten Barrieren des Organismus gegen Viren. Sie beruht auf Hunderten von Proteinen, die einen Krankheitserreger erkennen können (sogenannte
Sensoren) und/oder dessen Vermehrung blockieren, die
antiviralen Effektoren.
Unter ihnen spielen die von den Genen SAMD9 und SAMD9L kodierten Proteine beim Menschen eine Schlüsselrolle: Sie bremsen die Produktion viraler Proteine, insbesondere die von Pockenviren und Lentiviren wie HIV. Eine Fehlregulation dieser Gene, verursacht durch genetische Mutationen, kann zu schwerwiegenden Erkrankungen wie Autoimmunerkrankungen oder bestimmten Krebsarten führen.
Die in der Zeitschrift
Nature Ecology and Evolution veröffentlichte Studie beleuchtet die Evolutionsgeschichte dieser Genfamilie: Duplikationen, Verluste, schnelle Evolutionen – all dies sind Anzeichen für konstanten Selektionsdruck, der oft von Viren ausgeübt wird. Dieses Phänomen veranschaulicht ein wahres evolutionäres "Wettrüsten": Viren entwickeln Strategien zur Infektion, während Wirte ihre Abwehr verstärken, was beide dazu zwingt, sich ständig weiterzuentwickeln.
Von Bakterien zu Primaten: eine konvergente Evolution der antiviralen Abwehr
Durch die Kombination genetischer und struktureller Analysen an öffentlichen Daten aus einem breiten Artenspektrum (Bakterien, Tiere, einschließlich Primaten) konnten die Wissenschaftler zeigen, dass SAMD9-ähnliche Proteine sogar bei Bakterien existieren.
Bei letzteren sind diese als Avs bezeichneten Proteine an der Abwehr gegen Viren beteiligt, die Bakterien infizieren (Bakteriophagen). Laborexperimente haben gezeigt, dass bei Aktivierung eines Avs9 (dem SAMD9-ähnlichsten Protein) der Tod der Bakterie ausgelöst wird – ein "altruistischer Selbstmord", der die Ausbreitung des Virus verhindern würde. Die strukturelle Ähnlichkeit mit den humanen SAMD9-Proteinen deutet auf eine konvergente Evolution hin: Die Natur hätte mehrfach ähnliche Lösungen gefunden, um Virusinfektionen zu bekämpfen, trotz Milliarden Jahren der Trennung zwischen Bakterien und Säugetieren.
In jüngerer Zeit zeigt die Evolution dieser Gene bei Primaten ebenfalls eine konfliktreiche Vergangenheit, mit artabhängigen Verlustepisoden. Beispielsweise haben Bonobos, unsere nahen Verwandten, obwohl SAMD9 und SAMD9L beide für den Menschen essentiell sind, SAMD9 verloren. Dieser Verlust ist jüngeren Datums und einige Individuen tragen sogar noch beide Gene, SAMD9 und SAMD9L.
Eine überraschende Entdeckung: Tests der Wissenschaftler an menschlichen Zellen zeigen, dass die Versionen des Gens SAMD9L bei Schimpansen und Bonobos wirksamer gegen die Replikation von HIV sind als die des Menschen. Diese Anpassungen könnten eine Anpassung an alte Lentiviren widerspiegeln und zu einer Form natürlicher Resistenz bei diesen Arten beitragen.
Diese Studie zeigt somit, dass unsere antiviralen Mechanismen sehr alte Wurzeln haben, die bis in die bakterielle Welt reichen, und dass sie sich weiterhin angesichts viraler Bedrohungen entwickeln.
Das Verständnis dieser Dynamiken, die urtümliche Abwehrkräfte und moderne Anpassungen verbinden, könnte eines Tages neue therapeutische Ansätze gegen humane Virusinfektionen wie HIV inspirieren.
Quelle: CNRS INSB