A batalha constante entre patógenos e seus hospedeiros é reconhecida há muito tempo como um fator-chave da evolução, mas até agora os cientistas não tinham as ferramentas para analisar esses padrões globalmente entre espécies e genomas.
Em um novo estudo, os pesquisadores aplicam a análise de big data para revelar toda a extensão do impacto dos vírus na evolução de humanos e outros mamíferos.
Suas descobertas sugerem surpreendentes 30% de todas as adaptações de proteínas desde que a divergência entre os humanos e os chimpanzés foi causada por vírus.
“Quando você tem uma pandemia ou epidemia em algum momento da evolução, a população alvo do vírus se adapta ou se extingue. Sabíamos disso, mas o que realmente nos surpreendeu é a força e a clareza do padrão que encontramos, “, disse David Enard, Ph.D., pós-doutorado na Universidade de Stanford e primeiro autor do estudo. “É a primeira vez que se mostra que os vírus têm um impacto tão forte na adaptação”.
O estudo foi publicado recentemente na revista eLife e será apresentado na The Allied Genetics Conference, uma reunião organizada pela Sociedade de Genética da América, em 14 de julho.
As proteínas desempenham uma vasta gama de funções que mantêm nossas células funcionando. Ao revelar como pequenos ajustes na forma e na composição das proteínas ajudaram humanos e outros mamíferos a reagir a vírus, o estudo poderia ajudar os pesquisadores a encontrar novas pistas terapêuticas contra as ameaças virais atuais.
“Estamos aprendendo quais partes da célula foram usadas para combater vírus no passado, presumivelmente sem efeitos prejudiciais para o organismo”, disse o autor sênior do estudo, Dmitri Petrov, Ph.D., Michelle e Kevin Douglas, professor de biologia. e presidente associado do departamento de biologia de Stanford. “Isso deve nos dar uma visão dos pontos de pressão e nos ajudar a encontrar proteínas para investigar novas terapias”.
Pesquisas anteriores sobre as interações entre vírus e proteínas concentraram-se quase exclusivamente em proteínas individuais diretamente envolvidas na resposta imune – o lugar mais lógico que você esperaria encontrar adaptações causadas por vírus. Este é o primeiro estudo a dar uma olhada global em todos os tipos de proteínas.
“O grande avanço aqui é que não são apenas proteínas imunológicas muito especializadas que se adaptam contra vírus”, disse Enard. “Praticamente qualquer tipo de proteína que entra em contato com vírus pode participar da adaptação contra vírus. Acontece que há pelo menos tanta adaptação fora da resposta imune quanto dentro dela”.
O primeiro passo da equipe foi identificar todas as proteínas conhecidas por interagir fisicamente com os vírus. Depois de revisar meticulosamente dezenas de milhares de resumos científicos, Enard selecionou a lista para cerca de 1.300 proteínas de interesse. Seu próximo passo foi criar algoritmos de big data para vasculhar bancos de dados genômicos e comparar a evolução de proteínas que interagem com vírus com a de outras proteínas.
Os resultados revelaram que as adaptações ocorreram três vezes mais frequentemente em proteínas que interagem com vírus em comparação com outras proteínas.
“Estamos todos interessados ??em como nós e outros organismos evoluímos e nas pressões que nos tornaram o que somos”, disse Petrov. “A descoberta de que essa constante batalha com vírus nos moldou em todos os aspectos – não apenas nas poucas proteínas que combatem infecções, mas em tudo – é profunda. Todos os organismos vivem com vírus há bilhões de anos; este trabalho mostra que aqueles interações afetaram todas as partes da célula “.
Os vírus sequestram quase todas as funções das células de um organismo hospedeiro, a fim de se replicar e se espalhar, por isso faz sentido que eles levem a evolução da maquinaria celular a uma extensão maior do que outras pressões evolutivas, como predação ou condições ambientais. O estudo lança luz sobre alguns mistérios biológicos de longa data, como o motivo pelo qual espécies intimamente relacionadas desenvolveram máquinas diferentes para desempenhar funções celulares idênticas, como a replicação do DNA ou a produção de membranas. Os pesquisadores anteriormente não sabiam que força evolutiva poderia ter causado essas mudanças. “Este artigo é o primeiro com dados suficientemente grandes e limpos o suficiente para explicar muitos desses quebra-cabeças de uma só vez”, disse Petrov.
A equipe agora está usando as descobertas para se aprofundar nas epidemias virais passadas, esperando informações para ajudar a combater as doenças hoje. Por exemplo, vírus semelhantes ao HIV varreram as populações de nossos ancestrais e outras espécies de animais em vários pontos ao longo da história evolutiva. Observar os efeitos de tais vírus em populações específicas pode gerar uma nova compreensão de nossa constante guerra contra vírus – e como podemos vencer a próxima grande batalha.
