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Quando você é infectado por um vírus, algumas das primeiras armas que seu corpo utiliza para combatê-lo foram passadas a nós por nossos ancestrais microbianos bilhões de anos atrás. De acordo com uma nova pesquisa da Universidade do Texas em Austin, dois elementos-chave do nosso sistema imunológico inato vieram de um grupo de micróbios chamado Asgard archaea.
Especificamente, viperinas e argonautas, duas proteínas que são conhecidas por desempenhar papéis importantes nos sistemas imunológicos de toda a vida complexa — de insetos a plantas e humanos — vieram da arqueia de Asgard. Versões dessas proteínas de defesa também estão presentes em bactérias, mas as versões em formas de vida complexas são mais intimamente relacionadas às da arqueia de Asgard, de acordo com o novo estudo científico publicado no periódico Comunicações da Natureza.
Esta pesquisa reforça a ideia de que toda a vida complexa, chamada eucariotos, surgiu de uma relação simbiótica entre bactérias e arqueas de Asgard.
“Isso acrescenta mais suporte ao fato de que os Asgards são nossos ancestrais microbianos”, disse Brett Baker, professor associado de biologia integrativa e ciência marinha e autor sênior. “Isso diz que não apenas os eucariotos obtiveram todas essas proteínas estruturais ricas que vimos antes em Asgards, agora está dizendo que até mesmo alguns dos sistemas de defesa em eucariotos vieram de Asgards.”
Os pesquisadores identificaram pela primeira vez um grande arsenal de sistemas de defesa em arqueias que antes eram conhecidos apenas em bactérias.
Quando as viperinas detectam DNA estranho, o que pode indicar um vírus perigoso, elas editam o DNA para que a célula não possa mais fazer cópias do DNA, o que impede a disseminação do vírus. Quando os argonautas detectam DNA estranho, eles o cortam, também interrompendo o vírus. Além disso, em organismos mais complexos, os argonautas podem bloquear o vírus de produzir proteínas em um processo chamado silenciamento de RNA.
“As infecções virais são uma das pressões evolutivas que temos desde que a vida começou, e é essencial sempre ter algum tipo de defesa”, disse Pedro Leão, agora professor assistente na Radboud University, na Holanda, e um recente pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Baker. “Quando bactérias e arqueias descobriram ferramentas que funcionavam, elas foram passadas adiante e ainda fazem parte da nossa primeira linha de defesa.”
Os pesquisadores compararam proteínas envolvidas na imunidade em toda a árvore da vida e encontraram muitas intimamente relacionadas. Então eles usaram uma ferramenta de IA chamada ColabFold para prever se aquelas que tinham sequências de aminoácidos semelhantes também tinham formas tridimensionais semelhantes (também conhecidas como estruturas). (É a forma de uma proteína que determina como ela funciona.) Isso mostrou que variações da proteína viperina provavelmente mantiveram a mesma estrutura e função em toda a árvore da vida. Eles então criaram um tipo de árvore genealógica, ou filogenia, dessas sequências e estruturas de aminoácidos irmãs que mostraram relações evolutivas.
Finalmente, os pesquisadores pegaram viperinas de genomas de arqueias de Asgard, clonaram-nas em bactérias (para que as bactérias expressassem as proteínas), desafiaram as bactérias com vírus e mostraram que as viperinas de Asgard de fato fornecem alguma proteção às bactérias modificadas. Elas sobreviveram melhor do que bactérias sem as proteínas imunes.
“Esta pesquisa destaca o papel integral que as defesas celulares devem ter desempenhado desde o início da vida procariótica e eucariótica”, disse Emily Aguilar-Pine, uma ex-pesquisadora de graduação que contribuiu para o projeto. “Ela também inspira questões sobre como nossa compreensão moderna da imunidade eucariótica pode se beneficiar ao desvendar algumas de suas origens mais antigas.”
“É inegável neste ponto que as arqueias de Asgard contribuíram muito para a complexidade que vemos nos eucariotos hoje”, disse Leão. “Então por que elas também não estariam envolvidas na origem do sistema imunológico? Temos fortes evidências agora de que isso é verdade.”
Outros autores, todos da UT, são Mary Little, Kathryn Appler, Daphne Sahaya, Kathryn Currie, Ilya Finkelstein e Valerie De Anda.
Este trabalho foi apoiado pelas fundações Simons e Moore (por meio do Projeto Moore-Simons sobre a Origem da Célula Eucariótica) e pela Fundação Welch.
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