В геноме лосося обнаружили следы неизвестного ранее вируса
Исследователи из группы палеовирусологии с факультета зоологии Оксфордского университета обнаружили в геномах 15 видов рыб следы новой группы вирусов, родственной герпесвирусам. Самый большой фрагмент, соответствующий практически полному вирусному геному, был найден в геноме лосося. Ученые подтвердили, что вирус действительно присутствует в ДНК промышленно выращенных лососей, но является ли он функциональным, пока неизвестно. Статья опубликована в журнале Virus Evolution.
Исследовательская группа, которая обнаружила новую группу вирусов у рыб, занимается палеовирусологией, то есть поиском и изучением древних вирусных элементов в геномах хозяев. Геномы многоклеточных организмов содержат в себе множество свидетельств вирусных инфекций, и, по-видимому, эти элементы внесли немалый вклад в эволюцию хозяев. Чаще всего это остатки ретровирусов, так как в их жизненном цикле есть стадия интеграции в хозяйский геном. ДНК-вирусы, такие как герпесвирусы, при заражении тоже интегрируются в геном клетки-хозяина, и могут присутствовать там в латентной форме, никак себя не проявляя.
Родственное семейство герпесвирусов, которые поражают человека - аллогерпесвирусы, поражающие амфибий и рыб. Эти вирусы считаются значимой угрозой в сельском хозяйстве – к примеру, эпидемия герпесвируса карпа, вспыхнувшая в Израиле в конце 90х годов, принесла миллионы долларов убытков. Чтобы избежать подобных случаев, ученые ищут возбудителей заболеваний и создают против них вакцины.
Авторы статьи случайно обнаружили фрагменты, похожие на следы герпесвируса, в геноме лосося в 2012 году, когда работали над проектом по поиску вирусных элементов у приматов. В своей новой работе они прицельно занялись идентификацией герпесвирусов в геноме рыб, взяв за точку отчета последовательность ДНК-полимеразы одного из аллогерпесвирусов. Похожие последовательности искали в общедоступной базе данных, содержащей полные последовательности геномов отсеквенированных на сегодняшний день организмов.
Вокруг последовательности, кодирующей полимеразу, исследователи обнаружили большие участки, кодирующие другие вирусные гены, у 15 видов рыб, включая щуку и радужную форель. Неполное сходство вирусных генов с аллогерпесвирусами позволило ученым предположить, что речь идет о новом, неизвестном ранее семействе, принадлежащем отряду герпесвирусов.
Самый большой фрагмент вирусной ДНК, соответствующий целому вирусному геному, обнаружился у лосося (Salmo salar). Фрагменты этого генома также встречались в разных местах ДНК. Интересно, что вирусные элементы ученые обнаружили в старой версии сборки генома лосося, а в новой версии сборки, которая в настоящий момент содержится в базе, эти фрагменты отсутствуют. По всей вероятности, их «вычистили» при повторном анализе генома из-за большого количества повторов.
Чтобы подтвердить, что вирус действительно присутствует в ДНК лосося, авторам работы пришлось обратиться к руководителю проекта по секвенированию генома лосося, и взять у него образцы той самой рыбы, ДНК которой секвенировали. Кроме того, были взяты образцы лосося из местного супермаркета и суши-ресторана. При помощи полимеразной цепной реакции ученые подтвердили, что фрагменты вируса, которые они исходно обнаружили, действительно есть в ДНК.
Неизвестно, является ли идентифицированный вирус лосося функциональным, то есть способен ли он вызывать заболевание – это еще предстоит выяснить. Однако авторы упоминают, что еще в 90х годах у лосося обнаружили болезни, возбудителями которых были предположительно герпесвирусы. Возможно, открытие авторов поможет предотвратить очередную эпидемию среди промысловых рыб.
Кроме того, открытие нового вируса в «выброшенной» при сборке ДНК указывает, что помимо удешевления приборов по секвенированию ДНК нужно также совершенствовать технологии сборки геномов. Последовательности сейчас восстанавливают из очень коротких кусочков, поэтому ошибки сборки, особенно, когда дело касается повторяющихся последовательностей, неизбежны.
В прошлом году в Канаде наконец
употребление в пищу генно-модифицированного атлантического лосося, которого создали еще в середине 90х годов.
Дарья Спасская
Но сработала только низкая доза
Ученые из США ввели макакам-резус белок Клото. Уровень сывороточного Клото вырос в пять раз после инъекции белка. В итоге обезьяны почти на 20 процентов лучше справились с задачей на память, и эффект не прошел даже после двух недель. Но если на мышах работали разные дозы белка, то макакам хватило 10 микрограмм на килограмм массы тела — большие дозы не улучшали память. Результаты опубликованы в Nature Aging. В конце 20 века ученые открыли белок Клото (Klotho), который назвали в честь древнегреческой богини, прядущей нить жизни. Выяснилось, что мыши с дефектным геном Klotho начинают стареть уже спустя 3–4 недели после рождения, а еще у них развивается остеопороз, атеросклероз и другие патологии, а к двум месяцам они умирают. Мыши, чрезмерно экспрессирующие Klotho, напротив, живут на 20–30 процентов дольше, а их память лучше. Еще сверхэкспрессия белка защищала мозг мышей от повреждений, связанных с болезнями Альцгеймера и Паркинсона. Люди с повышенными уровнями белка тоже живут дольше, их когнитивные способности лучше, а еще у них ниже риск развития деменции и болезни Альцгеймера. В организме синтезируется две формы белка Клото — трансмембранная и секретируемая. В крови еще циркулирует растворимая форма белка, которая получается, когда ферменты отрезают от трансмембранного белка кусок. Растворимая форма может действовать как гормон, влияя на сигналинг инсулина, фактора роста фибробластов (FGF), функцию Wnt и NMDAR. Растворимую форму Клото вводили мышам в виде инъекций, и это повышало синаптическую пластичность, улучшало познание и устойчивость нейронов к старению. Стейси Кастнер (Stacy A. Castner) из Йельской школы медицины и ее коллеги решили проверить, улучшится ли память у нечеловеческих приматов, макаков-резус (Macaca mulatta), если им подкожно ввести белок Клото. Макаки-резус, как и люди, страдают от возрастного когнитивного снижения, хотя и без значительной потери нейронов. Сначала белок Клото макак ученые ввели мышам — в дозировке 10 микрограмм белка на килограмм массы тела. В предыдущих исследованиях такая доза увеличивала синаптические и когнитивные функции мышей. Здесь спустя 4 часа у мышей улучшилась синтетическая пластичность и рабочая память, которую проверяли в У-образном лабиринте. Уровень белка Клото в сыворотке мышей после инъекции увеличился в шесть раз. Затем ученые попытались повысить уровень белка в сыворотке стареющих макак, которым было в среднем около 22 лет (что эквивалентно человеческим 65), до того же уровня. Для этого они вводили макакам разные дозы Клото: от 0,4 до 30 микрограмм на килограмм массы тела. Доза в 10 микрограмм на килограмм повысила уровень сывороточного белка в пять раз. Уровень Клото в человеческой пуповинной крови тоже примерно в пять раз выше, чем в крови взрослых, — поэтому на дозе в 10 микрограмм ученые и остановились. Обезьян учили запоминать расположение отсека с пищевым вознаграждением, и таким образом оценивали их рабочую память. Задачи с нормальной сложностью, в которых было от 4 до 7 отсеков, они выполняли успешно, но не всегда справлялись с повышенной сложностью, когда отсеков было уже от 6 до 9. Уже через четыре часа после однократной инъекции белка Клото макаки стали лучше решать задачу, особенно — ее сложный вариант. Процент правильных ответов в сложной задаче увеличился с 45 до почти 60 (P = 0,0077). Этот эффект сохранялся спустя две недели и не зависел от пола. А вот более высокие дозы — 20 и 30 микрограмм на килограмм массы тела — не привели к когнитивному улучшению у макак, но и хуже не сделали. В отличие от обезьян, на мышей в предыдущих исследованиях высокие дозы белка действовали положительно. Возможно, слишком высокие дозы нарушают метаболизм у нечеловеческих приматов. Авторы предположили, что когнитивного улучшения у людей также можно будет достичь с помощью небольших, физиологических доз гормона. Также ученым еще предстоит выяснить, как сигналы белка передаются в мозг, поскольку введенный в кровь Клото сам не пересекает гематоэнцефалический барьер. Не так давно ученым удалось улучшить рабочую память людей, посветив на мозг лазером — через кожу и череп. До стимуляции люди могли запомнить 3–4 фигуры на картинке, а после — 4–5.