Ważne skutki medyczne, lecz niewielkie mutacjeCzas czytania: 7 min

Michael J. Behe

2020-06-24
Ważne skutki medyczne, lecz niewielkie mutacje<span class="wtr-time-wrap after-title">Czas czytania: <span class="wtr-time-number">7</span> min </span>

Poproszono mnie o ustosunkowanie się do komentarza jednego z widzów filmu na kanale Discovery Science na YouTubie. Oto jego wypowiedź1:

U niektórych małp zachodzi mutacja w białku zwanym TRIM5, która powoduje, że do TRIM5 dołącza się fragment innego, nieaktywnego białka. W wyniku tego procesu otrzymujemy białko hybrydowe o nazwie TRIM5-CYPA, które może chronić komórki przed infekcją retrowirusami, takimi jak HIV. W tym wypadku pojedyncza mutacja spowodowała wytworzenie nowego białka o nowej i potencjalnie istotnej funkcji. Nowe białko, nowa funkcja, nowa informacja.

Kiedy skorzystamy z wyszukiwarki internetowej, zorientujemy się, że powyższy tekst to kalka artykułu opublikowanego w 2008 roku na stronie „New Scientist”2 (choć być może nie skopiowano go bezpośrednio z tego artykułu). Ukazał się on w czasie, kiedy wielkimi krokami zbliżała się 150 rocznica publikacji O powstawaniu gatunków3, a wiele naukowych stron internetowych robiło wszystko, aby bronić teorii Darwina przed tymi szalonymi zwolennikami teorii inteligentnego projektu (ID – intelligent design). Jednak mimo że przytaczane na stronach wyniki badań są interesujące, to ich znaczenie jest niewielkie.

 

„Czynnik ograniczający”

TRIM5 jest „czynnikiem ograniczającym”4 – należy do grupy istniejących w komórkach białek, które mogą zapobiegać lub spowalniać infekcję retrowirusem takim jak HIV. CYPA5 jest pospolitym, występującym w dużych ilościach białkiem komórkowym, które może prowadzić do wzajemnych przekształceń reszt proliny w białkach między ich formami cis i trans. (Jeżeli nie rozumiesz, co to znaczy, nie przejmuj się – w omawianym przypadku ma to drugorzędne znaczenie). Okazuje się, że zarówno TRIM5, jak i CYPA mogą wiązać się z wirusem HIV. Wiązanie CYPA wywołuje wzajemne przekształcenie proliny białka zainfekowanego wirusem HIV, a więc w istocie pomaga wirusowi. Z drugiej strony wiązanie wielu kopii TRIM5 wydaje się blokować wirusa, zanim uwolni on swój RNA, i w ten sposób zapobiega infekcji komórki.

Na czym polega ta sztuczka? Okazuje się, że wiązanie CYPA zapobiega wiązaniu TRIM5 (wygląda na to, że oba białka rywalizują o to samo miejsce wiązania w wirusie)6. Zatem CYPA może zakłócać zdolność TRIM5 do normalnego funkcjonowania. Co gorsza, CYPA wydaje się tworzyć silniejsze wiązania niż TRIM5, co skutkuje wyłączeniem tego ostatniego. U niektórych gatunków małp odkryto nowy gen, w którym gen CYPA jest połączony z końcem genu TRIM5, dzięki czemu powstaje pojedyncze białko utworzone z dwóch połączonych ze sobą białek7. (Fuzję genów zaobserwowano również u gryzoni8; zjawisko to można wyjaśnić błędami odwrotnej transkrypcji białka zainfekowanego wirusem HIV, które z RNA – czasami łącznie z RNA komórki gospodarza – może wykonać kopię DNA i wprowadzić ją z powrotem do DNA gospodarza). U pewnego gatunku małp białko hybrydowe lepiej chroni komórki małpy przed zakażeniem HIV. Być może dzieje się tak dlatego, że część CYPA wiąże się z wirusem, a tym samym umieszcza białko TRIM5 tam, gdzie jest potrzebne. Najwyraźniej połączenie tych dwóch białek nie zaburza funkcji TRIM5.

 

Czego mogą dokonać procesy darwinowskie

Tak to właśnie działa i myślę, że to dobry przykład, czego mechanizmy darwinowskie mogą rzeczywiście dokonać w naturze. Zwróćmy jednak uwagę na kilka rzeczy. Po pierwsze, białka TRIM5 i CYPA były obecne już u przodka małpy i posiadały aktywność enzymatyczną oraz zdolność do wiązania HIV. Jak napisałem w artykule przeglądowym w „Quarterly Review of Biology” w 2010 roku9 i powtórzyłem w 2019 roku w książce Darwin Devolves [Dewolucja Darwina]10, nie oznacza to uzyskania tego, co nazywam funkcjonalnym zakodowanym elementem (FCT – Functional Coded elemenT), czyli otrzymania zakodowanej sekwencji, która tworzy coś nowego, na przykład nowy region regulatorowy czy miejsce modyfikacji białka. W tym wypadku przetasowaniu uległa istniejąca już informacja genetyczna, co ja określam mianem modyfikacji funkcji. Modyfikacje (w tym przegrupowania) wcześniej istniejących elementów genetycznych są dość powszechne w procesie ewolucji. FCT pojawiają się znacznie rzadziej. Oczywiście prawdziwym wyzwaniem jest wyjaśnienie, w jaki sposób funkcjonalne kodowane elementy powstają, a nie jak są tracone lub modyfikowane.

 

Potencjalnie korzystny krok

Fuzja nie pomaga niektórym gatunkom małp – to druga rzecz, na którą należy zwrócić uwagę:

Limfocyty zwierząt posiadających allel TRIM5-CYPA słabiej blokowały zakażenie wirusem HIV-1 niż te w komórkach zwierząt dzikich [nieposiadające tej mutacji – przyp. tłum.]. […] Zatem, inaczej niż w przypadku TRIMCYP lemurów, ekspresja izoformy TRIM5-CYPA makaka nie powoduje lepszego blokowania HIV-111.

Wydaje się więc, że fuzja genów jest tylko potencjalnie korzystna, jej skutki zależne są bowiem od czynników komórkowych. Po trzecie, CYPA „od milionów lat wchodzi w interakcje z inwazyjnymi lentiwirusami związanymi z HIV-1”12. Innymi słowy, po milionach lat ewolucji najlepsze, co procesy darwinowskie stworzyły w odpowiedzi na śmiertelnego wirusa, to przetasowanie istniejących już genów, zresztą ze skromnym rezultatem.

Należy pamiętać, że mechanizmy darwinowskie rzeczywiście działają i mogą mieć ważne skutki dla medycyny, ale prowadzą jedynie do niewielkich modyfikacji organizmów żywych. Jak pokazałem w książce Darwin Devolves, losowe mutacje i selekcja naturalna wywołują korzystne efekty najczęściej poprzez degradację lub niszczenie istniejącej już informacji genetycznej.

 

Michael J. Behe

Oryginał: Important Medical Effects but Modest Mutations, „Evolution News & Science Today” 2020, February 4 [dostęp 24 VI 2020].

 

Przekład z języka angielskiego: Robert Olender

Źródło zdjęcia: kjpargeter / Freepik

Ostatnia aktualizacja strony: 24.06.2020

Przypisy

  1. Por. S.C. Meyer, DNA and Information, „Discovery Science” 2019, June 19 [dostęp 24 VI 2020].
  2. Por. M. LePage, Evolution Myths: Mutations Can Only Destroy Information, „New Scientist” 2008, April 16 [dostęp 14 VI 2020].

    O antywirusowych właściwościach białka TRIM5 wypowiadano się również na łamach czasopisma „Nature” (2004) oraz „Journal of Virology” (1999). Szczegóły znajdują się w następujących publikacjach: D.M. Sayah et al., Cyclophilin A Retrotransposition into TRIM5 Explains Owl Monkey Resistance to HIV-1, „Nature” 2004, Vol. 430, No. 6999, s. 569–573; W. Hofmann et al., Species-Specific, Postentry Barriers to Primate Immunodeficiency Virus Infection, „Journal of Virology” 1999, Vol. 73, s. 10020–10028. W istocie „New Scientist” jest magazynem popularnonaukowym przybliżającym szerokiej grupie odbiorców specjalistyczne zagadnienia publikowane na łamach czasopism naukowych (przyp. red.).

  3. Por. K. Darwin, O powstawaniu gatunków drogą doboru naturalnego, czyli o utrzymaniu się doskonalszych ras w walce o byt, tłum. S. Dickstein, J. Nusbaum, Warszawa 2001 (przyp. tłum.).
  4. Białko TRIM5 należy do grupy cytoplazmatycznych białek receptorowych posiadających zdolność dezaktywacji retrowirusów. Takie białka posiadają ponadto wiele innych funkcji, biorąc udział w procesie apoptozy, regulacji transkrypcji i translacji, proliferacji i różnicowania się komórek oraz w procesie ich starzenia (przyp. red.).
  5. Białko CYPA należy do grupy białek obecnych u wszystkich organizmów, występując w cytozolu komórkowym. Pełni również znacznie szersze funkcje, między innymi immunosupresorowe, umożliwia też tworzenie fałd białkowych oraz uczestniczy w procesie izomeryzacji białek (przyp. red.).
  6. Por. A. Selyutina et al., Cyclophilin A Prevents HIV-1 Restriction in Lymphocytes by Blocking Human TRIM5α Binding to the Viral Core, „bioRxiv”2019, June 25, 678037 [dostęp 24 VI 2020].
  7. Por. S. Nisole et al., A Trim5-Cyclophilin A Fusion Protein Found in Owl Monkey Kidney Cells Can Restrict HIV-1, „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” 2004, Vol. 101, No. 36, s. 13324–13328 [dostęp 24 VI 2020].
  8. Por. G. Boso et al., Evolution of the Rodent Trim5 Cluster Is Marked by Divergent Paralogous Expansions and Independent Acquisitions of TrimCyp Fusions, „Scientific Reports” 2019, Vol. 9, 11263 [dostęp 24 VI 2020].
  9. Por. M.J. Behe, Experimental Evolution, Loss-of-Function Mutations, and “The First Rule of Adaptive Evolution”, „Quarterly Review of Biology” 2010, Vol. 85, No. 4, s. 419–445 [dostęp 24 VI 2020].
  10. Por. M.J. Behe, Darwin Devolves: The New Science About DNA That Challenges Evolution, New York 2019 [dostęp 24 VI 2020].
  11. R. Newman et al., Evolution of a TRIM5-CypA Splice Isoform in Old World Monkeys, „PLoS Pathogens” 2008, Vol. 4, No. 2, e1000003 [dostęp 24 VI 2020].
  12. K. Kim et al., Cyclophilin A Protects HIV-1 from Restriction by Human TRIM5α, „Nature Microbiology” 2019, Vol. 4, s. 2044 [2044–2051] [dostęp 24 VI 2020].

Literatura:

  1. Behe M.J., Darwin Devolves: The New Science About DNA That Challenges Evolution, New York 2019 [dostęp 24 VI 2020].
  2. BeheJ., Experimental Evolution, Loss-of-Function Mutations, and “The First Rule of Adaptive Evolution”, „Quarterly Review of Biology” 2010, Vol. 85, No. 4, s. 419–445 [dostęp 24 VI 2020].
  3. Boso et al., Evolution of the Rodent Trim 5 Cluster Is Marked by Divergent Paralogous Expansions and Independent Acquisitions of TrimCyp Fusions, „Scientific Reports” 2019, Vol. 9, 11263 [dostęp 24 VI 2020].
  4. Darwin K., O powstawaniu gatunków drogą doboru naturalnego, czyli o utrzymaniu się doskonalszych ras w walce o byt, tłum. S. Dickstein, J. Nusbaum, Warszawa 2001.
  5. Hofmann W. et al., Species-Specific, Postentry Barriers to Primate Immunodeficiency Virus Infection, „Journal of Virology” 1999, Vol. 73, s. 10020–10028.
  6. Kim K. et al., Cyclophilin A Protects HIV-1 from Restriction by Human TRIM5α, „Nature Microbiology” 2019, Vol. 4, s. 2044–2051 [dostęp 24 VI 2020].
  7. LePage M., Evolution Myths: Mutations Can Only Destroy Information, „New Scientist” 2008, April 16 [dostęp 24 VI 2020].
  8. Meyer S.C., DNA and Information, „Discovery Science” 2019, June 19 [dostęp 24 VI 2020].
  9. Newman R. et al., Evolution of a TRIM5-CypA Splice Isoform in Old World Monkeys, „PLoS Pathogens” 2008, Vol. 4, No. 2, e1000003 [dostęp 24 VI 2020].
  10. Nisole S. et al., A Trim5-Cyclophilin A Fusion Protein Found in Owl Monkey Kidney Cells Can Restrict HIV-1, „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” 2004, Vol. 101, No. 36, s. 13324–13328 [dostęp 24 VI 2020].
  11. Sayah D.M. et al., Cyclophilin A Retrotransposition into TRIM5 Explains Owl Monkey Resistance to HIV-1, „Nature” 2004, Vol. 430, No. 6999, s. 569–573.
  12. Selyutina A. et al., Cyclophilin A Prevents HIV-1 Restriction in Lymphocytes by Blocking Human TRIM5α Binding to the Viral Core, „bioRxiv” 2019, June 25, 678037 [dostęp 24 VI 2020].
Liczba wyświetleń: 2 032
Tagi: białko, białko CYPA, białko hybrydowe TRIM5-CYPA, białko receptorowe, białko TRIM5, Darwin Devolves, degradacja, degradacja informacji genetycznej, dewolucja, DNA, ewolucja, funkcjonalny zakodowany element, fuzja białek, gen, HIV, informacja genetyczna, komórka, lemur, lentiwirus, makak, małpa, mechanizm darwinowski, medycyna, modyfikacja funkcji, mutacje, O powstawaniu gatunków, odwrotna transkrypcja, proces darwinowski, proces ewolucji, prolina, retrowirus, RNA, tasowanie genów, teoria Darwina, teoria inteligentnego projektu, wirus

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *



Najnowsze wpisy

Najczęściej oglądane wpisy

Wybrane tagi