Руководитель — С.М. Буянова (ФББ МГУ). Куратор — А.А. Астахова
Иммунитет — защита организма от живых тел и веществ с чужеродной генетической информацией. Он бывает двух видов – врождённый и приобретённый. Врождённый иммунный ответ обусловлен неспецифичными врождёнными реакциями организма на чужеродные тела. Мы решили изучать эволюционное развитие генов, отвечающих за его механизмы у представителей разных групп птиц, ведь они составляют многочисленный класс, занимающий важное место как в дикой природе, так и в жизни человека, а также их геном достаточно маленький по сравнению с остальными наземными позвоночными за счет укорочения интронов, уменьшения количества повторяющихся элементов, а также утраты многих последовательностей, отвечающих за свойственные рептилиям признаки. Целью нашей работы является оценка изменения и усложнения различных механизмов врожденного иммунитета и сравнительный анализ скорости их изменения у различных групп птиц.
Чтобы пронаблюдать эволюцию врождённого иммунного ответа, мы изучили последовательности отдельных его генов. Мы загрузили их в формате FASTA из открытых баз данных Uniprot и NCBI Protein. Был использован биоинформатический метод множественного выравнивания аминокислотных последовательностей генов TLR3, TLR4, TLR5, TLR7 и MHC с помощью MEGA7. Затем с помощью этой же программы были построены филогенетические деревья для каждого из генов и переведены в формат Newick. Загрузив их и выровненные последовательности на сервер FastML [http://fastml.tau.ac.il], мы получили предковые последовательности генов. Для каждого представителя птиц и его общего предка была высчитана эволюционная дистанция генов — это скорость дивергенции между таксономическими группами, измеряемая как число нуклеотидных или аминокислотных замещений на сайт, короткую специфическую нуклеотидную последовательность, в миллион лет. Она пропорциональна скорости эволюции. Усреднив значения эволюционной дистанции сначала для представителей разных групп птиц, а затем для разных генов врожденного иммунитета, мы узнали, что наиболее вариабельными оказались гены главного комплекса гистосовместимости (МНС). Так как их чрезвычайная вариабельность давно известна и доказана, этот результат указывает на правильность подхода в нашей работе. Нами было выявлено, что TLR4, отвечающий за связывание липополисахарида клеточной стенки бактерий, является наиболее вариабельным среди генов TLR, что указывает на то, что птицы в процессе эволюции больше всего приспосабливались к борьбе с бактериальными организмами. Также было показано, что наиболее удалёнными от общего предка генами врождённого иммунитета, а соответственно и большей скоростью эволюции врожденного иммунитета, обладают птицы из отряда Курообразных. Возможно это связано с их наземным образом жизни — рассмотренные птицы из этой группы гнёзда вьют на земле или не очень от неё высоко от неё, и либо не умеют летать, либо делают это редко, предпочитая передвигаться по земле.