La evolución de la superinmunidad de los murciélagos

W.Aunque Batman puede carecer de superpoderes innatos, los murciélagos reales han desarrollado numerosas adaptaciones extraordinarias, entre ellas vuelo, longevidad, ecolocalización, bajas tasas de cáncery sistemas inmunológicos robustos.^1-5 “Todas esas cosas hacen de los murciélagos un modelo realmente interesante para agregar a las… especies modelo que tenemos para los humanos”, dijo Armin Scheben, becario postdoctoral en el Laboratorio Cold Spring Harbor (CSHL). En un artículo reciente publicado en Biología y evolución del genomaun grupo de investigadores del CSHL, incluido Scheben, Adam Siepely Richard McCombie Secuenció dos especies importantes de murciélagos para aprender más sobre la genética detrás de los superpoderes de los murciélagos.⁶

Los científicos consideran que los murciélagos son reservorios de patógenos gracias a su sistema inmunológico que mantiene numerosos virus Bajo control.⁷ “Los murciélagos son organismos muy sociales que duermen juntos, lo que permitirá que un virus se propague entre su población”, dijo Scheben. Cuando los murciélagos interactúan con otros animales, estos virus también pueden propagarse a nuevos huéspedes. Si el sistema inmunológico de un huésped no está acostumbrado a un determinado patógeno, el virus puede causar enfermedades y propagarse a una nueva población. Hay numerosos eventos de contagio confirmados o sospechados de murciélagos a humanos que provocaron brotes peligrosos, incluido el virus de marburgo y el primero Brote de SRAS.^8,9 Es posible que los murciélagos también hayan desempeñado un papel en la COVID-19 pandemia.¹⁰ Comprender las respuestas inmunes antivirales de los murciélagos podría informar futuros tratamientos contra enfermedades infecciosas.

En su artículo reciente, Scheben y sus colegas generaron las primeras secuencias completas del genoma del murciélago frugívoro de Jamaica (Artibeus jamaicensis), que es un mamífero organismo modelo,¹¹ y el murciélago bigotudo mesoamericano (Pteronotus mesoamericano). Los colaboradores del Museo Americano de Historia Natural recolectaron muestras de murciélagos de la Reserva Arqueológica Lamanai en Belice antes de que los investigadores analizaran los genomas mediante secuenciación de lectura larga. A diferencia de los métodos comunes de secuenciación de próxima generación que leen sólo fragmentos cortos de ácido nucleico, la secuenciación de lectura larga produce secuencias más largas que abarcan características genómicas que comúnmente se pasan por alto en las alineaciones del genoma de lectura corta, que son importantes para estudiar los mamíferos. genes inmunes.¹² “Los genes inmunológicos a menudo se duplican en tándem”, dijo Scheben. “Tenemos un gen que se encarga de cierto tipo de respuesta al patógeno, pero luego es necesario modificarlo un poco para poder adaptarlo a un nuevo patógeno. Entonces, Es útil poder copiarlo y luego obtener alguna función nueva”.

Ver también “Un gen duplicado ayuda a los murciélagos a sobrevivir a la “carrera armamentista” con virus“

Al comparar los genomas de murciélagos recién secuenciados con otros mamíferos, los investigadores encontraron que algunas familias de genes inmunes se expandieron. Sin embargo, también detectaron numerosos loci inmunes donde se perdieron genes duplicados. El hallazgo más notable de los investigadores fue la contracción de la interferón tipo I (IFN), que incluye genes antivirales.¹³ En la mayoría de los mamíferos, esta región es grande y contiene muchas duplicaciones. Aquí, los murciélagos secuenciados habían perdido la mayoría o todos los genes que producen IFN-α. Plantearon la hipótesis de que esta pérdida provoca una mayor dependencia de los genes IFN-ω, lo que lleva a una respuesta inflamatoria más débil y una respuesta antiviral más fuerte. Esta estrategia podría controlar las infecciones virales y al mismo tiempo prevenir una respuesta inmune que sea dañina para el huésped.

Los investigadores también observaron una selección positiva de genes con implicaciones en el cáncer. “Descubrimos que hay una gran cantidad de estos genes antitumorales que están evolucionando rápidamente, acumulando muchos cambios genéticos específicos de los murciélagos”, dijo Scheben. Estos cambios pueden estar suprimiendo el cáncer en los murciélagos y podrían resaltar mecanismos importantes en las respuestas al cáncer de otros mamíferos. Algunos de estos genes también contribuyen a la respuesta inmune, lo que resalta la interconexión del cáncer y el sistema inmunológico.

“Lo que realmente encuentro intrigante es que diferentes murciélagos evolucionaron para tener mecanismos específicos para controlar las infecciones virales o lidiar con el daño del ADN”, dijo Kevin Ciminski, líder junior del grupo de influenza en murciélagos de la Universidad de Friburgo que no participó en el estudio. “Este es un recurso muy valioso para las personas que trabajan con murciélagos, inmunología de murciélagos y también inmunología comparada”.

Ver también “Finalmente, los científicos secuencian células individuales con tecnología de lectura larga“

Con estas nuevas pistas que sugieren factores importantes para las respuestas inmunes y al cáncer, Ciminski y Scheben coinciden en que los estudios funcionales en sistemas de mamíferos son el siguiente paso. “Creemos que estas pistas pueden ser muy útiles después de una mayor validación experimental… para comprender cómo los murciélagos pueden resistir las infecciones virales”, dijo Scheben. “Algunas de las pistas que hemos generado a largo plazo podrían contribuir al desarrollo de nuevas terapias para la salud humana en el tratamiento del cáncer y las infecciones virales”.

Referencias

1. Simmons NB, et al. Murciélago primitivo del Eoceno temprano de Wyoming y la evolución del vuelo y la ecolocalización. Naturaleza. 2008;451(7180):818-821.
2. Wilkinson GS, Adams DM. Evolución recurrente de la longevidad extrema en los murciélagos.. Biol Lett. 2019;15(4):20180860.
3. Moss CF, Surlykke A. Análisis de escena auditiva por ecolocalización en murciélagos.. J Acoust Soc Am. 2001;110(4):2207-2226.
4. Koh J, et al. ABCB1 protege a las células de murciélago del daño al ADN inducido por compuestos genotóxicos. comuna nacional. 2019;10(1):2820.
5. Pavlovich SS, et al. El genoma de la Rousette egipcia revela características inesperadas de la inmunidad antiviral de los murciélagos. Celúla. 2018;173(5):1098-1110.e18.
6. Scheben A, et al. La secuenciación de lectura larga revela una rápida evolución de genes relacionados con la inmunidad y el cáncer en murciélagos. Genoma Biol Evol. 2023;15(9):evad148.
7. Olival KJ, et al. Los rasgos virales y del huésped predicen el contagio zoonótico de los mamíferos. Naturaleza. 2017;546(7660):646-650.
8. Ammán BR, et al. Pulsos estacionales de la circulación del virus de Marburg en juveniles. Rousettus aegyptiacus Los murciélagos coinciden con períodos de mayor riesgo de infección humana.. Más patógenos. 2012;8(10):e1002877.
9. Li W, et al. Los murciélagos son reservorios naturales de coronavirus similares al SARS. Ciencia. 2005;310(5748):676-679.
10. Lytras S, et al. Explorando los orígenes naturales del SARS-CoV-2 a la luz de la recombinación. Genoma Biol Evol. 2022;14(2):evac018.
11. Larsen PA, et al. Filogenética y filogeografía de la Artibeus jamaicensis complejo basado en secuencias de ADN del citocromo-b. j mamífero. 2007;88:712–727.
12. O’Connor EA, Cornwallis CK. Inmunidad y esperanza de vida: respondiendo preguntas de larga data con genómica comparada. Tendencias Genet. 2022;38(7):650-661.
13. McNab F, et al. Interferones tipo I en enfermedades infecciosas. Nat Rev Inmunol. 2015;15(2):87-103.