Откривен разлог зашто 10% људског генома чине ретровирусни гени

Виролози су идентификовали механизам који је омогућио ретровирусима да се ефикасно реплицирају милионима година као део ДНК сисара.

Главни задатак вируса се сматра преношењем сопствених гена на наредне генерације. У настојању да се репродукују по сваку цену - сви вируси се не разликују од других живих организама, укључујући и људе.

Разлика је у изузетној једноставности структуре вируса, која се своди на један молекул - носиоца генома, вирусне РНК, ДНК или у неким варијантама њихову комбинацију. Још једна разлика вируса је у двоструком стању вируса - „мртвом“ екстрацелуларном стању вирусних честица, или вириона, који практично не показују независну активност, и „живом“ стању, када вирус улази у ћелију домаћина и почиње да се размножава, интегришући се у ћелијски механизам транскрипције ДНК.

Али, испоставило се релативно недавно, открићем ендогених ретровируса, да неки вируси можда немају вирионски стадијум.

Ови вируси преносе сопствене гене наредним генерацијама без изласка изван ћелија (отуда и њихов назив – ендогени, другим речима интрагени), а њихов генетски програм, уграђен у ћелијску ДНК, сматра се саставним делом генома домаћина.

Сада је утврђено да око 8–10% људског генома чине нуклеотидне секвенце ретровируса који су заразили наше еволутивне претке пре десетина милиона година.

Другим речима, једна десетина људске ДНК састоји се од ретровирусних гена који су стари неколико милиона година („ретро“ значи да ови вируси користе механизам реверзне транскрипције за репликацију сопственог генома: прво, вирусни ензим реверзна транскриптаза почиње да синтетише један ланац ДНК на вирусној РНК, затим синтетише други ланац на овом ланцу, а затим се ова вирусна ДНК, након што је продрла кроз ћелијску нуклеарну мембрану, уграђује у ћелију домаћина и функционише као матрица за синтезу вирусних РНК од стране ћелије домаћина).

Истраживачи са Оксфордског института, заједно са Центром за истраживање сиде „Аарано Дајмонд“ (Њујорк, САД) и Институтом „Рега“ (Белгија), одлучили су да открију механизам којим су се древни ретровируси могли регистровати у нашим генима у великим количинама.

У том циљу, проучавали су геноме 38 сисара. Из ових генома су изоловали регионе који садрже ретровирусне нуклеотидне секвенце, а затим их упоредили in silico (другим речима, у силицијуму, користећи специјализоване рачунарско-математичке методе) у потрази за сличностима, разликама и улогом коју заузимају у региону вирусне ДНК.

Како је анализа показала, одређена категорија ендогених ретровируса је у неком тренутку своје еволуције изгубила ген env, који је одговоран за протеин који помаже вирусу да продре у ћелију.

Губитак способности инфицирања других ћелија није значио губитак способности саморепликације, само што је сада цео животни век вируса почео да пролази унутар ћелије домаћина паралелно са његовим сопственим животним веком уз помоћ вирусних мобилних ДНК сегмената - ретротранспозона.

Иако је најзанимљивије то што су губитком инфективне функције од стране одређених ретровируса, ови вируси брзо повећали своју заступљеност унутар генома, што је резултирало превлашћу генетског материјала вируса у ДНК сисара.

Упоређивањем различитих генома, истраживачи су сумирали свестраност овог феномена: губитак инфективности резултирао је 30-струким повећањем количине вирусног материјала.

Да ли су ендогени ретровируси опасни по здравље?

Вируси се савршено носе са задатком ширења сопствених гена, региструјући се у људској ДНК као путници без наношења штете транспорту. За власнике су, у већини случајева, непатогени, неинфективни, не формирају вирионске честице, другим речима, не инфицирају никога и присутни су под регулаторном контролом ћелијске транскрипције ДНК.

Посматрајући то из другог угла, постоје докази да неки ендогени ретровируси (као неки егзогени који изазивају, на пример, Раусов сарком, лимфоме и мијелопатије) имају онкогени потенцијал и имају све шансе да стимулишу развој рака, иако још увек није јасно шта покреће процесе који приморавају тело да плаћа такве ризике. Проучавање „фосилних“ вируса у нашем геному тек почиње, тако да су најинформативнија открића која нас приморавају да сагледамо своје тело из потпуно другог угла тек пред нама.