Virusi koji su plašili naše pretke milijunima godina nisu drevna povijest - još uvijek su s nama. Ostaci virusnih gena čine relativno veliki dio naše moderne DNK, a znanstvenici su uglavnom nesigurni koje uloge, ako ih ima, igraju.
Povezani sadržaj
- Za viruse je najbolji način zaraziti bebu putem mame
- Kad dođe do virusa zapadnog Nila, kardinali Atlante mogu biti naši prognani spasitelji
- Neki seksualno prenosivi mikrobi mogu vam dobro doći
- 11 razloga za voljeti bakterije, gljivice i spore
Sada dokazi govore da smo tijekom ljudske evolucije kooptirali ostatak genetskog materijala od nekih od tih "fosilnih virusa" kako bismo okrenuli stolove i pomogli našem imunološkom sustavu u borbi protiv bolesti.
Znanstvenici su znali da je naša DNK prožeta djelovima virusa otkad je ljudski genom prvi put sekvenciran prije nekih 15 godina. Ipak, "to mnoge iznenađuje", kaže koautor studije Cedric Feschotte, genetičar sa Sveučilišta u Utahu. "Gotovo je uznemirujuće."
Dodatni genetski kod dolazi posebno iz retrovirusa koji na jedinstven način napadaju stanice domaćina. "Među svim životinjskim virusima, oni su jedini koji integriraju vlastiti genetski materijal u kromosome svog domaćina", kaže Feschotte.
Kad su drevni retrovirusi zarazili naše pretke, povremeno su se infiltrirali u ljudsku spermu ili jajnu stanicu. Ako su te stanice nastavile oplođivati zametak, bilo koji virusni gen ugrađen u njih imao je kartu za vožnju s generacije na generaciju.
Uz put, DNK ovih osvajača ponekad je stvorio nove viruse - ali samo nakratko. Tijekom generacija genetske mutacije postupno su mijenjale ove viruse i na kraju su ugašile njihovu sposobnost zaraziti nove stanice ili se potpuno replicirati. Danas većina drevnih virusnih čudnosti koja su preostala u ljudskom genomu nema očitu funkciju.
„Važno je razumjeti da od tih 8 posto - tih stotina tisuća bita i komada DNK-a razbacanih po čitavom genomu - većina tog materijala samo sjedi tamo i propada“, objašnjava Feschotte. "Naš posao, i to stvarno naš postdoktorski suradnik Ed Chuong, koji je sve to radio, bio je pronaći igle u plastu sijena - identificirati neke od tih nekoliko elemenata koji su možda odabrani za staničnu inovaciju u tijek evolucije. "
Kao dio svog rada, znanstvenici su pogledali dijelove drevnih retrovirusa koji sjede u blizini gena za koje se zna da djeluju u imunitetu. Otkrili su da se fosilni virusi aktiviraju kada su izloženi signalnim proteinima zvanim interferoni, koji bijela krvna zrnca i ostale stanice oslobađaju tijekom virusne infekcije. Interferoni inhibiraju rast virusa i pokreću proizvodnju antivirusnih proteina u ostalim obližnjim stanicama.
Tim je potom pregledao tri različite linije ljudskih stanica kako bi utvrdio mogu li se fosilni virusi u njihovim genima povezati s protuupalnim signalnim proteinima koji pomažu u paljenju imunološkog sustava. Identificirali su 20 obitelji koje su to učinile, uključujući jednu nazvanu MER41 koja je ušla u naše evolucijsko stablo kao virus prije nekih 45 do 60 milijuna godina.
Tim je potom istražio kako funkcionira imunološki sustav bez nekih od ovih virusnih komponenti. Koristili su alat za uređivanje genoma pod nazivom CRISPR / Cas9 za uklanjanje četiri komada preostalog DNA virusa. Svaki put kad su to učinili, osakatili su naš urođeni imunološki sustav - stanice nisu u potpunosti reagirale na interferone kao prije, objavio je ovaj tjedan tim Science .
Istraživači nagađaju da su takvi regulatorni prekidači jednom osiguravali da će se drevni virus moći replicirati prije imunološkog odgovora, strategije koja je viđena u modernim retrovirusima, uključujući HIV.
"Nismo bili previše iznenađeni kada smo vidjeli da je prije 50 milijuna godina virus tamo već koristio tu strategiju u svoje sebične svrhe", kaže Feschotte. "Ironično je da su se tablice okrenule i da su ti elementi koji su dobiveni virusima uključeni u regulaciju gena koji kontroliraju, između ostalog, virusne infekcije."
Studija je u izlasku jer dodaje važne dokaze o načinu na koji je genetski materijal iz drevnih virusa promijenjen u našu korist, kaže medicinski virolog sa Sveučilišta u Oxfordu Gkikas Magiorkinis. Na primjer, protein nazvan sincintin, koji je neophodan za izgradnju placente kod sisavaca, potječe od drevnog virusnog gena koji je jednom pomogao virusu da se širi u tijelu.
"Jedino se rijetko događa da su neki od tih virusnih nizova iskrcani na pravo mjesto u pravo vrijeme, ali očito je bilo mnogo mogućnosti, i to je ključno", kaže Feschotte. "Ovo je vjerojatno vrh ledenog brijega."
Magiorkinis napominje, iako, iako čini se da virusna DNK pojačava naše gene u određenim okolnostima, to nije nužno nešto što je bilo neophodno za naš opstanak. Umjesto toga, neki virusni pomagači vjerojatno su postali aktivni jer su davali prednost drevnim ljudima u specifičnim okolnostima.
"Na primjer, " nagađa on, "porast urođenih imunoloških odgovora kako je opisano u radu vjerojatno će pružiti način borbe protiv drevne epidemije uzrokovane egzogenim oblikom retrovirusa, ili možda još jednom."
Slični procesi također su mogli dati tamnije rezultate. Takvi virusni ostaci povezani su s brojnim bolestima, uključujući neurodegenerativnu bolest ALS. Uloga koju ovi geni mogu igrati u ovom i drugim bolestima ostaje mutna, ali Feschotte i njegov tim smatraju da njihov rad može ponuditi nove tragove o razlozima zašto virusni ostaci postanu aktivni u našem genomu i što se događa kada taj proces propadne.
"Ponovno aktiviranje nekih od ovih virusnih prekidača moglo bi sugerirati testirajuću hipotezu o tome što bi se moglo dogoditi kad ti virusni nizovi budu pogrešno regulirani, na primjer, u kontekstu određenih karcinoma i autoimunih bolesti", kaže on.
