Evolutionaire wapenwedloop verknoopt virus met zijn gastheer
ArraySabotage over en weer werkt ‘verbroedering’ in de hand
Virussen veroorzaken ziekte en sterfte. Op die manier selecteren ze hun gastheren, omdat alleen degenen overblijven die een goede afweer tegen het virus hebben ontwikkeld. Op hun beurt proberen virussen weer aan de afweer van de gastheer te ontsnappen. Zo komen virus en gastheer samen in een evolutionaire ontwikkeling terecht die zo specifiek kan zijn, dat het virus alleen nog maar zijn ‘eigen’ gastheer kan infecteren. Een mooie hypothese, maar er was tot dusver weinig direct bewijs voor. Onderzoekers van het Radboudumc laten in een artikel in PLoS Pathogens zien dat een dergelijke wapenwedloop bij fruitvliegen inderdaad plaatsvindt.
Bij een virusinfectie ontstaat bij de mens een complexe afweerreactie om dat virus op te ruimen. Ongewervelde dieren, schimmels en planten beschikken niet over zo’n afweersysteem. Hun afweer is gebaseerd op RNA-interferentie (RNAi). De RNAi-afweer herkent viraal RNA als lichaamsvreemd materiaal en vernietigt het.
Essentiële sabotage
Met de fruitvlieg als onderzoeksmodel heeft de onderzoeksgroep van dr. Ronald van Rij, viroloog in het Radboudumc, al enkele belangrijke bijdragen geleverd aan het ontrafelen van de op RNAi gebaseerde afweer. Zo saboteren veel virussen met specifieke eiwitten de RNAi-afweer: een duidelijk geval van afweer (fruitvlieg) en tegenafweer (virus). Een essentiële sabotage bovendien, want virussen kunnen zich alleen maar efficiënt vermenigvuldigen als ze de RNAi-afweer van hun gastheer kunnen onderdrukken.
Samen evolueren: de Red Queen’s race
Onlangs werd aangetoond dat de genen in de fruitvlieg voor het RNAi-afweersysteem heel snel evolueren. Van Rij: “Dat ondersteunt het idee dat de RNAi-afweer van de gastheer door de sabotage van de virussen wordt gedwongen om zich aan te passen. Maar als de afweer zich aanpast, moet het virus zijn RNAi-onderdrukkende eiwitten opnieuw aanpassen. Enzovoort. In theorie leidt dit tot een eeuwige wapenwedloop van aanpassingen en tegen-aanpassingen van virus en gastheer. In de evolutiebiologie wordt dit ook wel de Red Queen’s race genoemd: zowel virus als gastheer moet zich voortdurend blijven aanpassen, zonder dat één van de twee ooit zal winnen. De vraag is dus: treedt zo’n wapenwedloop ook daadwerkelijk op tijdens de gezamenlijke evolutie van virus en gastheer?”
Een eigen niche
Samen met Franse en Engelse onderzoekers geeft Van Rij in een artikel in PLoS Pathogens antwoord op deze intrigerende vraag. Van Rij: “Als er inderdaad sprake is van zo’n eeuwigdurende wapenwedloop, dan moeten virus en gastheer in hoge mate aan elkaar zijn aangepast. Door die op elkaar gerichte evolutie creëren ze eigenlijk een ‘afzonderlijke’ ontwikkelingslijn, een eigen niche. Want de afweer-saboterende eiwitten van het virus kunnen de RNAi-afweer van hun gastheer wel onderdrukken, maar niet (meer) die van andere soorten.”
Naadloze aansluiting
In het artikel laten de onderzoekers zien dat dit proces inderdaad zo kan verlopen. Virussen van Drosophila immigrans – een bepaalde soort fruitvliegjes – onderdrukken de RNAi-afweer van hun gastheer. Maar bij fruitvliegsoorten die ze niet kunnen infecteren, kunnen ze ook de afweer niet onderdrukken! “Een prachtig voorbeeld uit de natuur, dat naadloos aansluit bij de theorie”, zegt Van Rij
Mug en Mens
Dit virus-fruitvliegonderzoek is ook belangrijk voor een beter begrip van virusinfecties in de mens. Muggen infecteren de mens bijvoorbeeld met het West-Nijl virus, het dengue virus (knokkelkoorts) en het Chikungunya virus. Deze virussen en de voor hun verspreiding zorgende muggen breiden zich steeds verder uit over de aardbol. Chikungunya verspreidt zich sinds kort bijvoorbeeld over eilanden in de Caraïbische Zee, waaronder Sint Maarten. Vaccins en antivirale drugs zijn nog niet beschikbaar, en de verspreiding van deze virussen wordt tegengegaan door de mug te bestrijden met insecticiden. Van Rij: “Ons onderzoek geeft nieuwe inzichten in de aangeboren immuniteit van insecten en draagt bij aan een beter begrip van virusoverdracht door muggen.”
Virusbestrijding
Sinds kort is ook bekend dat het RNAi-systeem eveneens een rol kan spelen in de menselijke afweer tegen virussen. Van Rij: “Het is niet ondenkbaar dat een vergelijkbare dynamiek tussen virus en gastheer ook plaatsvindt in de mens. Mogelijk is onze kennis op termijn ook bruikbaar bij de bestrijding van de snel oprukkende West-Nijl, dengue en Chikungunya virussen.”
Publicatie in PLoS Pathogens: Novel Drosophila Viruses Encode Host-Specific Suppressors of RNAi – Joël T. van Mierlo, Gijs J. Overheul, Benjamin Obadia, Koen W. van Cleef, Claire L. Webster, Maria-Carla Saleh, Darren Obbard & Ronald P. van Rij. Link naar het artikel: http://dx.plos.org/10.1371/journal.ppat.1004256
Zie ook voor meer informatie: ‘Fruitvlieg gebruikt RNAi afweer om DNA virussen op te ruimen’
Het onderzoek van Ronald van Rij wordt financieel ondersteund door beurzen van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) en de European Research Council (ERC consolidator grant)
