Научный руководитель: Горбатенко Владислав Олегович, студент 4 курса ФББ МГУ
В современном мире повсеместно распространены заболевания человека, домашних животных, скота, вызываемые ретровирусами. Например, вирус иммунодефицита человека (HIV), вирус иммунодефицита кошек (FIV), или вирус лейкемии крупного рогатого скота (BLV). Ретровирусы — это одно из семейств РНК-вирусов, их отличительной особенностью является наличие белка обратной транскриптазы, осуществляющей синтез ДНК на матрице вирусной РНК [1]. РНК менее стабильная молекула, чем ДНК, и функция контроля репликации у РНК-вирусов отсутствует, поэтому мутации в геноме таких вирусов происходят очень часто, а следовательно, они быстро эволюционируют, чем вариабельнее геном вируса, тем больше вероятности приобрести максимальную вирулентность и способность заражать разные организмы, приспособиться к условиям окружающей среды. На скорость возникновения мутаций может влиять множество факторов, например, активный иммунный ответ организма хозяина или появление новых лекарств против данного вируса. Но чтобы белок сохранял свою исходную функцию, должны быть консервативные участки, где мутации возникают очень редко. Для усовершенствования лекарств, блокирующих процесс обратной транскрипции, нужно знать, с какой скоростью изменяются их мишени – ревертазы. Поэтому была поставлена цель изучить эволюцию обратных транскриптаз ретровирусов в зависимости от наличия лекарств. Также мы предположили, что возникновение новых вариантов ревертазы может зависеть от влияния антропогенного фактора на жизнь животных-хозяев ретровирусов. Поэтому хозяева вирусов были разделены на 2 группы: 1) животные, которые живут рядом с человеком 2) дикие животные. Затем, с помощью филогенетического дерева ревертаз была рассмотрена зависимость скорости эволюции от принадлежности хозяина к той или иной группе.
В качестве объектов исследования из базы данных “Uniprot” были подобраны последовательности аминокислот ревертаз 35 видов семейства Retroviridae. С помощью программ “Mega” и “Jalview” мы строили выравнивания (по алгоритму “Muscle”) и филогенетические деревья на основании родства соседей (Neighbor-joining tree), считали эволюционные дистанции.
В настоящее время специализированные лекарства, выпущенные в производство, разработаны только для HIV, также существует некоторое количество неспецифичных антиретровирусных препаратов и малоэффективных вакцин, поэтому некорректно судить об эволюции вирусов на основании лекарств. Однако были найдены общие мотивы у всех вирусов, используя которые можно синтезировать универсальный вектор или мишень для лекарства. На основании выравниваний белковых последовательностей были построены филогенетические деревья и эволюционные дистанции. Можно сказать, что виды с похожими ревертазами заражают животных из разных сред обитания и с разным влиянием антропогенных факторов на их жизнь, схожесть последовательностей ревертаз в большей степени зависит от родства вирусов (принадлежности к определенному роду). Однако полученные данные будут подробнее проанализированы и дополнены.
Список литературы:
- Филдс Б. Н. и др., 1986. Вирусология. Т.1, 2. Пер. с англ. Гудкова А. В. Под ред. Н.В. Каверина М.: Мир. 1989
- Luis Menéndez-Arias, Alba Sebastián-Martín, Mar Álvarez, 2017. Viral reverse transcriptases // Virus Research, №234, р.153-176.
- Arnold E., Sarafianos S.G., 2008. Molecular biology: An HIV secret uncovered // Nature, 2008, 453 (7192), p.169-170.
- Das K.; Arnold E., 2013. HIV-1 reverse transcriptase and antiviral drug resistance. Part 1 // Current Opinion in Virology, Vol. 3(2), p.111–8. doi:10.1016/j.coviro.2013.03.012 PMID 23602471
- Mathieu Métifiot, Christophe Marchand, Yves Pommier, 2013. Chapter Three — HIV Integrase Inhibitors: 20-Year Landmark and Challenges // Advances in Pharmacology, Vol. 67, p.75-105. doi:10.1016/B978-0-12-405880-4.00003-2