Pasożytnicze osy wszczepiają gąsienicom obce DNA

Jednym z bardziej znaczący osiągnięć współczesnej nauki jest umiejętność tworzenia wektorów pozwalających wprowadzać obce DNA do wnętrza komórek. Okazuje się, że umiejętność taką od kilkudziesięciu milionów lat posiadają niektóre gatunki pasożytniczych błonkówek.

Wstrzyknięcie wirusa (a dokładnie polidnawirusa) do gąsienicy przyczynia się do zwiększenia wytwarzania hormonów juwenalnych hamujących proces przepoczwarczania się owadów. Larwa motyli zarażona nawet niewielką dawka polidnawirusa pozostaje cały czas w formie gąsienicy, dłużej rosnąc i osiągając większe rozmiary. Jest to bardzo korzystne dla pasożytniczych błonkówek, które żerują w ciele gąsienicy. Działanie to jest na tyle znaczące, że nawet przy niewielkiej liczbie pasożytów i opuszczeniu przez nie gąsienicy, rośnie ona dalej ale nie może się przepoczwarzyć. Przypuszczalnie wirus wpływa na obniżenie esterazy w ciele gąsienicy. Enzym ten jest odpowiedzialny za rozkładanie hormonu juwenalnego.

Wirusy dostają się do gąsienicy z składanymi przez pasożyty jajami. W tym przypadku ich białka zwłaszcza genu EP1 odpowiedzialne są za dezaktywowanie układu odpornościowego gąsienicy. Działanie tych genów jest najsilniejsze w pierwszym okresie od wszczepienia jaj gdy układ odpornościowy najsilniej na nie reaguje i jest w stanie je zniszczyć.

Pierwsze prace potwierdzające wykorzystywanie wirusów przez błonkówki pasożytnicze do zarażania atakowanych gąsienic pojawiły się w latach siedemdziesiątych. Naukowcy badający jad pasożytów stwierdzili, że niektóre geny kodujące jego białka są bardzo podobne do DNA polidnawirusów. Ponadto przeciwciała na jad pasożytów reagowały z białkami hamującymi przepoczwarczanie gąsienic. Dało to przypuszczenie, że polidnawirusy i geny produkujące jad pasożytów musza być z sobą spokrewnione. Hipotetycznie błonkówki mogły przechwycić zdolność kopiowania niektórych genów i za pomocą wirusów przerzucać go do organizmu gąsienicy.

DNA wirusa lokuje się w różnych chromosomach zarówno samców jak i samic błonkówki. Następnie jest przekazywany do kolejnych pokoleń przez dziedziczenie Mendlowskie. U gatunków korzystających z wirusa zakażenie nim występuje powszechnie u wszystkich osobników. Polidnawirusy znane są z dużego jak na wirusy DNA. Zbudowane jest ono z 28, kolistych dwuniciowych cząstek. To co zdziwiło naukowców to brak genów pozwalających tworzyć białkowy płaszcz, który pozwala wirusom przemieszczać się i atakować inne komórki. Brak tego białka nie pozwala polidnawirusom namnażać się w ciele gospodarzy czy gąsienicy. Jedynym miejscem gdzie mogą być powielane to jaj błonówek. Tym samym wirus stracił swoją zjadliwość, a stał się częścią komórki, podobnie jak organelle np. mitochondria. Rozumując dalej należałoby się zastanowić czy polidnawirusom można nazwać wirusem czy jest już częścią owada jak inne geny i białka. Wyjaśnieniem mogło być pochodzenie.

Zagadką pozostawało jednak skąd polidnawirusy wzięły się w błonkówkach. Prace przeprowadził międzynarodowy zespół z Whitfield James’em z University of Illinois w Urbana-Champaign i Drezen Jean-Michel’em z University of Tours w Francji.

Badając dwa pokrewne gatunki os pasożytniczych (Chelonus inanitus i Cotesia congregata) znaleźli w ich DNA 22 geny innych wirusów wykorzystywanych w tym samym celu - nudivirusy. Geny te były zdolne do kodowania kluczowych białek polidnawirusów. Dalsze badania Cotesia congregata wykazały, że 5 części DNA nudivirusa występuje zaraz koło siebie. Sugeruje to przejęcie na raz całego DNA wirusa, a nie jego poszczególnych genów. Dwa z 22 genów zostały także znalezione u czterech pokrewnych gatunków os. Oznacza to, że do przejęcia DNA wirusa doszło jeszcze przed ewolucyjnym rozdzieleniem się gatunków. Ponieważ nudivirusy powszechnie atakują drogi rodne różnych owadów mogły być także przodkami polidnawirusów.

Dla naukowców ważna jest zdolność polidnawirusów do przenoszenia duży fragmentów DNA, dużo większych niż potrafią to obecnie wykorzystywane w biotechnologi wektory (560 kb – 560 tysięcy par zasad). W badaniach ujawniono także, że rolę wektorów mogą pełnić inne przejęte wirusy – nudivirusy. Znane są także, blisko spokrewnione gatunki os stosujące te same rozwiązania ataku na gąsienice co badane osobniki, a nie znaleziono u nich ani polidnawirusów, ani nudivirusy. Sugeruje to, ze mogą one korzystać z pomocy jeszcze innego grupy wirusów.

Źródło:
- nature.com, 12.02.2009r., Viral DNA delivers wasp*s sting,
- Science Now Daily News, 12.02.2009r., Ancient Virus Gave Wasps Their Sting.

Komentarze

Fiona | 2011-05-01 13:37:29
Bardzo ciekawy temat, pozdrawiam.