Jsou vrozené choroby daní za dobrou imunitu?

Do současnosti bylo identifikováno přibližně 11 tisíc genů vyskytujících se v lidském genomu i ve variantách, které mohou způsobit některou z vrozených chorob. Otázkou však zůstává, proč takto rizikové alely, obvykle spojené s rakovinou nebo Alzheimerovou chorobou, přetrvávají v genomu místo toho, aby byly přirozenou selekcí z populace odstraněny nebo alespoň významně selektovány.

Badatelé v čele s Tobiasem Lenzem se rozhodli otestovat hypotézu, podle níž by zamezení selekce některých alel mohlo souviset se vznikem a zachováním vysoké diverzity genetických elementů podílejících se na imunitních reakcích. Zaměřili se na skupinu genů tzv. hlavního histokompatibilního komplexu (MHC), které se podílejí na rozpoznávání a antigenní prezentaci cizorodých struktur. Vysoká variabilita této skupiny genů zajišťuje, že lidský imunitní systém je schopen reagovat se širokým spektrem patogenů. Napříč populací se vyskytují vždy v několika alternativních variantách a zachování diverzity těchto genů je zajišťováno zvláštním mechanismem, tzv. balancující selekcí, která zvýhodňuje heterozygoty tím, že mají oproti homozygotům zvýšené přežívání. To přispívá k vzniku a zachování vysokého stupně polymorfismu v populaci, a tudíž existovalo podezření, že zmíněný mechanismus může souviset i s omezením selekce některých potenciálně škodlivých alel.

Výzkumníci nejdříve využili počítačové simulace, které napodobovaly různé typy selekce na příkladu genů imunitního systému. Během těchto testů bylo zjištěno, že balancující selekce nejenže ovlivňuje diverzitu MHC genů, ale také působí na okolní úseky DNA. Přičemž dospěli k závěru, že při současném zvýšení celkového počtu variabilních míst MHC genů se snižuje variabilita v přilehlých oblastech genomu. Posléze porovnali výsledky počítačové simulace s reálnými daty z genetické analýzy 6500 osob, což potvrdilo jejich podezření. Stejně jako při simulaci se méně variabilní místa vyskytovala v bezprostřední blízkosti skupiny MHC genů. Simulace i genetická analýza tak poukazují na skutečnost, že zvýšená frekvence konzervativních míst (potenciálně škodlivých alel) je lokalizovaná v blízkém okolí genů MHC komplexu, současně klesá s fyzickou vzdáleností od klastru MHC genů, a to naznačuje, že jsou s nimi ve vazbě. Zvýšená variabilita imunitních genů zvyšuje fitness organismu, a tudíž působí i proti negativní selekci genů, které se nacházejí v jejich blízkosti. Lze proto očekávat, že selekční tlak zvyšující odolnost vůči patogenům může vést v průběhu času k akumulaci potenciálně škodlivých variant některých genů, což v konečném důsledku může přispívat k rozvoji vrozených chorob.

Lenz T. L. et al.: Mol. Biol. Evol.; DOI: 10.1093/molbev/msw127