酵母遺伝子は急速に進化してウイルスを分解する、と研究者らは発見した
2016年10月6日 コロラド大学ボールダー校
https://phys.org/news/2016-10-yeast-gene-rapidly-evolves-viruses.html
【以下、機械翻訳】
ポールローリーの画像提供。
人間は何千年もの間、ベーキング、醸造、ワイン製造にサッカロミセス・セレビシエ酵母を使用してきました。アイダホ大学とコロラドボルダー大学の新しい研究は、酵母種が私たちの種を助けることができる別の方法を明らかにしています。ウイルスが宿主とどのように相互作用するか、そして宿主がどのように進化して反撃するかを示すことです。
UI College ofScienceの生物科学の助教授であるPaulRowleyと、コロラド大学ボルダー大学のBioFrontiers Instituteの分子、細胞、および発達生物学の准教授であるSara Sawyerは、S。cerevisiaeおよび複数の遺伝子が他のSaccharomyces酵母種は、攻撃するウイルスを認識して破壊するために急速に進化しているようです。
XRN1と呼ばれる遺伝子は免疫に関連していないため、この発見は驚くべきものです。むしろ、研究者によると、それは細胞が古い分子を一掃するのを助ける「ハウスキーピング」タンパク質を構築します。
「進化は実際にこれらの必須タンパク質を形作り、ウイルス複製を妨害するようにそれらを向け直すことができる」とローリーは言った。「非免疫タンパク質がウイルス防御に役割を果たすと考えるのは興味深いことです。今後、抗ウイルス因子として他にいくつの必須タンパク質が副業をしているのかを見るのは魅力的です。」
食品や飲料の製造に関与するほとんどすべての種類の酵母、および他の多くの酵母は慢性的にウイルスに感染しています。これらのウイルスは、酵母や他のすべての生物の重要な遺伝子分子でもあるRNAに遺伝情報を保持しています。
「ウイルスは通常、感染する宿主に非常に特異的です。ジカ熱のような新しい病気は、ある種のウイルスが別の種に感染する能力を進化させるときに発生します」とソーヤー氏は述べています。
「ウイルスをその場所に保持し、新種に感染しにくくする宿主遺伝子を見つけるためのアプローチを実証しました。この研究により、このアプローチは酵母からヒトまで機能することが実証されました」と彼女は述べた。
XRN1は次のように機能することをタンパク質になりゴミ処理における酵母細胞は、細胞の古いRNAを破壊します。しかし、酵母細胞を遺伝的に改変することにより、科学者たちはXRN1タンパク質がウイルスRNAを分解することもできることを示しました。
「人々は、XRN1を取り除くと、ウイルスが細胞内で非常に高いレベルで複製することを見た」とローリー氏は述べた。「XRN1を高レベルで発現させると、ウイルスを完全にノックアウトします。ウイルスの酵母を治療することができます。」
科学者の一般的な知恵によると、XRN1タンパク質はウイルスRNAを特異的に標的としているのではなく、廃棄が必要な酵母RNAであるかのように、偶然にそれをつかんでいるだけです。ただし、ジャーナルPLoS Pathogensに掲載されたRowleyand Sawyerの新しい研究は、XRN1が特にウイルスと戦うために進化していることを示しています。
ローリーは、遺伝子解析ツールを使用して、サッカロミセス酵母のすべての既知の種のXRN1を調べ、偶然に予想されるよりもはるかに速く、急速に変化していることを発見しました。それが実際にウイルスに反応しているかどうかをテストするために、RowleyとSawyerは遺伝子を削除し、他のSaccharomyces酵母種からXRN1に交換しました。
「異なる種のXRN1を入れると、突然ウイルスが急速に増殖し始めた。まるでXRN1を完全に削除したかのようだ」とローリー氏は語った。「彼らが遭遇したことのないウイルスに対して異なる種からのXRN1に挑戦することは、彼らがそれに盲目であるようです。」
一方、XRN1のハウスキーピング機能は問題なく機能しました。これは、XRN1が、細胞のゴミ処理としての重要な役割を維持しながら、感染する特定のウイルスを標的とするために、サッカロミセス属の種ごとに異なる進化をすることを示しています。
ローリー氏は、宿主とウイルスの相互作用の「遺伝的軍拡競争」を理解するためのモデルを提供するだけでなく、彼とソーヤーの調査結果は人間の健康にも応用できると述べた。
XRN1は進化的に古代の遺伝子であり、酵母からヒトまでの種に見られます。それは人間と同じRNA処理機能を果たし、ウイルスRNAを分解することもできます。実際、一部のヒトウイルスはXRN1を標的としています。ポリオはそれを分解し、C型肝炎を引き起こすウイルスはXRN1がRNAを攻撃するのを阻止します。
詳細： Paul A. Rowley etal。XRN1は、酵母の種特異的ウイルス制限因子、PLOS病原体（2016）です。DOI：10.1371 / journal.ppat.1005890
ジャーナル情報： PLoS病原体
コロラド大学ボルダー校 提供
【解説】
・酵母は医学実験では人間の細胞の代替として使われている。
・XRN1は酵母の遺伝子。
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