Вирусите, които поразиха нашите предци преди милиони години, не са древна история - все още са с нас. Останките от вирусни гени съставляват сравнително голяма част от съвременната ни ДНК и учените са най-вече несигурни какви роли, ако има такива, играят.
Свързано съдържание
- За вирусите най-добрият начин за заразяване на бебето е чрез мама
- Когато стигне до вируса на Западен Нил, кардиналите в Атланта могат да бъдат нашите пернати спасители
- Някои микроби, предавани по полов път, може да са добри за вас
- 11 причини да обичате бактерии, гъбички и спори
Сега данните сочат, че по време на човешката еволюция сме кооптирали остатъчен генетичен материал от някои от тези „изкопаеми вируси“, за да обърнем таблиците и да помогнем на имунната си система да се бори с болестите.
Учените са знаели, че нашата ДНК е осеяна с парчета вируси, тъй като човешкият геном е бил секвентиран за първи път преди около 15 години. И все пак „това е изненадващо за много хора“, казва съавторът на изследването Седрик Фешот, генетик от Университета в Юта. „Почти безпокойно е.“
Допълнителният генетичен код идва специално от ретровирусите, които нахлуват в клетките на гостоприемника по уникален начин. „Сред всички животински вируси те са единствените, които интегрират собствения си генетичен материал в хромозомите на своя гостоприемник“, казва Фешот.
Когато древните ретровируси заразяват нашите предци, те понякога проникват в човешка сперма или яйцеклетка. Ако тези клетки продължават да оплождат ембрион, всички вирусни гени, включени в тях, имат билет за преминаване от едно поколение на следващо.
По пътя ДНК на тези нашественици понякога поражда нови вируси - но само за известно време. През поколенията генетичните мутации постепенно променят тези вируси и в крайна сметка изключват способността им да заразяват нови клетки или да се репликират напълно. Днес повечето древни вирусни странности, останали в човешкия геном, нямат очевидна функция.
„Важно е да се разбере, че от тези 8 процента - тези стотици хиляди бита и парчета ДНК, разпръснати из целия геном - повечето от този материал просто седи там и се разпада“, обяснява Фешот. „Нашата работа и наистина тази на докторантурата ни Ед Чуонг, който свърши цялата тази работа, беше да намерим иглите в сеното - да идентифицираме някои от онези няколко елемента, които може да са били избрани за клетъчна иновация в курс на еволюцията. "
Като част от своята работа учените разгледаха парчета древни ретровируси, които седят близо до гени, за които е известно, че функционират в имунитета. Те открили, че изкопаемите вируси се активират, когато са изложени на сигнални протеини, наречени интерферони, които се освобождават от белите кръвни клетки и други клетки по време на вирусна инфекция. Интерфероните инхибират растежа на вируса и започват производството на антивирусни протеини в други близки клетки.
След това екипът разгледа три различни линии на човешките клетки, за да провери дали изкопаемите вируси в техните геноми могат да се свържат с про-възпалителни сигнални протеини, които помагат да се запали имунната система. Те идентифицираха 20 семейства, които направиха това, включително едно наречено MER41, което влезе в нашето еволюционно дърво като вирус преди около 45 до 60 милиона години.
След това екипът изследва как функционира имунната система без някои от тези вирусни компоненти. Те използваха инструмент за редактиране на геном, наречен CRISPR / Cas9, за да отстранят четири парчета ДНК на остатъчния вирус. Всеки път, когато го направиха, това осакати вродената ни имунна система - клетките не реагираха напълно на интерферони, както преди, екипът съобщава тази седмица в Science .
Изследователите спекулират, че такива регулаторни превключвания веднъж са гарантирали, че древният вирус ще може да се възпроизведе преди имунния отговор, стратегия, която се наблюдава в съвременните ретровируси, включително ХИВ.
„Не бяхме твърде изненадани, когато видяхме, че преди 50 милиона години вирус там вече можеше да използва тази стратегия за собствената си егоистична цел“, казва Фешот. „Иронично е, че таблиците са се обърнали и че тези елементи, получени от вируса, са кооптирани за регулиране на гени, които контролират, наред с други неща, вирусни инфекции.“
Изследването приключва, тъй като добавя към доказателствата за начините, по които генетичният материал от древните вируси е бил пременен в наша полза, казва медицинският вирусолог от Оксфордския университет Гкикас Магиоркинис. Например, протеин, наречен синцитин, който е от съществено значение за изграждането на плацентата при бозайници, се получава от древен вирусен ген, който някога е помогнал на вируса да се разпространи в тялото.
„Рядко се случва някои от тези вирусни поредици да са кацнали на точното място в точното време, но очевидно е имало много възможности и това е ключът“, казва Фешот. "Това вероятно е върхът на айсберга."
Магиоркинис отбелязва обаче, че макар вирусна ДНК да даде тласък на нашите гени при определени обстоятелства, това не е задължително нещо, което е необходимо за нашето оцеляване. Вместо това, някои вирусни помощници вероятно стават активни, защото дават предимство на древните хора при специфични обстоятелства.
„Например“, той разсъждава, „увеличаването на вродените имунни реакции, както е описано в статията, вероятно е осигурило начин за борба с древна епидемия, причинена от екзогенната форма на ретровируса, или може би дори друга.“
Подобни процеси също могат да доведат до по-тъмни резултати. Такива вирусни остатъци са свързани с множество заболявания, включително невродегенеративното заболяване ALS. Ролята, която тези гени могат да изиграят в тази и други неразположения, остава мътна, но Фешот и неговият екип смятат, че работата им може да предложи нови улики за причините, поради които вирусните остатъци стават активни в нашия геном и какво се случва, когато този процес се обърка.
„Повторното активиране на някои от тези вирусно превключватели би могло да подскаже изпитателна хипотеза какво може да се случи, когато тези вирусни последователности се погрешно регулират, например в контекста на някои ракови и автоимунни заболявания“, казва той.
