I sistemi di difesa presenti in tutti gli organismi complessi (eucarioti), inclusi noi, probabilmente sono stati ereditati da antenati microbici noti come archei Asgard miliardi di anni fa. Secondo una ricerca recente, questi organismi unicellulari sono la fonte di due elementi chiave del nostro sistema immunitario innato: viperine e argonaute.
Gli archei Asgard, anche chiamati Asgardarcheota, sono un gruppo di archei che contengono proteine caratteristiche degli eucarioti. Il team dietro l’ultimo studio ha identificato 2.610 sistemi di difesa completi in Asgardarcheota. I sistemi di difesa degli Asgard comprendono 89 sistemi unici, tra cui viperine e argonaute. Queste due proteine svolgono ruoli importanti nei sistemi immunitari di tutti gli organismi complessi.
Mentre versioni di esse esistono nei batteri, quelle presenti negli eucarioti sono più strettamente correlate agli archei Asgard, concludono i ricercatori. I nostri risultati supportano il fatto che gli Asgardarcheota hanno svolto ruoli importanti nell’origine dei sistemi di difesa antivirale negli eucarioti, scrive il team nel loro articolo.
In altre parole, aggiunge ulteriore supporto al fatto che gli Asgard sono i nostri antenati microbici, ha dichiarato Brett Baker, professore associato di biologia integrativa e scienze marine e autore principale. Dice che non solo gli eucarioti hanno ottenuto tutte queste ricche proteine strutturali che abbiamo visto prima negli Asgard, ora sta dicendo che anche alcuni dei sistemi di difesa negli eucarioti provengono dagli Asgard.
Le viperine rilevano il DNA straniero e possono modificarlo in modo che le cellule non possano più fare copie. Gli argonaute, nel frattempo, tagliano il DNA: entrambe le strategie servono a fermare la diffusione di un virus. Nei lifeforms più complessi, gli argonaute possono anche bloccare il virus dall’elaborare proteine tramite il silenziamento dell’RNA.
Le infezioni virali sono una delle pressioni evolutive che abbiamo avuto fin dall’inizio della vita, ed è fondamentale avere sempre qualche tipo di difesa, ha spiegato Pedro Leão, ora professore assistente presso l’Università di Radboud nei Paesi Bassi e ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Baker. Ha senso quindi che tali meccanismi siano conservati: quando batteri e archei hanno scoperto strumenti che funzionavano, sono stati tramandati e fanno ancora parte della nostra prima linea di difesa, ha aggiunto Leão.
Inizialmente, il team ha studiato l’albero della vita per identificare proteine strettamente correlate coinvolte nell’immunità. Poi, utilizzando uno strumento di intelligenza artificiale chiamato ColabFold, sono stati in grado di predire se quelle con sequenze simili di amminoacidi – i mattoni delle proteine – avessero anche una struttura simile, che a sua volta suggerisce una funzione simile.
Le proteine viperine e argonaute degli Asgard hanno omologia strutturale con le proteine eucariotiche, il che significa che assomigliano molto tra loro nell’albero della vita, scrivono i ricercatori. Le analisi filogenetiche suggeriscono che le proteine viperine eucariotiche derivino dalle viperine degli Asgard. Allo stesso modo, le proteine argonaute eucariotiche e batteriche sembrano avere avuto origine negli Asgardarcheota.
Per dimostrare l’impatto che le proteine degli Asgard possono avere sull’immunità, gli autori dello studio hanno preso le viperine dagli archei e le hanno clonate nei batteri. Di fronte ai virus, le viperine hanno mostrato attività anti-fago, fornendo quindi una certa protezione immunitaria ai batteri. Questi risultati rafforzano l’idea che dobbiamo ringraziare gli archei Asgard per questi elementi del nostro sistema immunitario innato.
È innegabile a questo punto che gli archei Asgard hanno contribuito molto alla complessità che vediamo negli eucarioti oggi, ha detto Leão. Quindi, perché non dovrebbero essere coinvolti anche nell’origine del sistema immunitario? Abbiamo ora forti prove che questo è vero. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Communications.
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