HERV, или эндогенные ретровирусы человека, составляют около 8% генома человека, оставленные в результате инфекций, от которых миллионы лет назад страдали предки приматов человечества. Они стали частью генома человека из-за того, как они размножаются.
Как и современный ВИЧ, эти древние ретровирусы должны были вставлять свой генетический материал в геном хозяина для репликации. Обычно такой вирусный генетический материал не передается из поколения в поколение. Но некоторые древние ретровирусы приобрели способность инфицировать зародышевые клетки, такие как яйцеклетка или сперма, которые действительно передают свою ДНК будущим поколениям. Нацелившись на зародышевые клетки, эти ретровирусы в течение миллионов лет внедрялись в геномы предков человека и могут повлиять на то, как сегодня исследователи проводят скрининг и тестирование на наличие болезней.
Активные вирусные гены в геноме человека
Вирусы внедряют свои геномы в своих хозяев в форме провируса . В настоящее время у людей насчитывается около 30 различных видов эндогенных ретровирусов человека, что составляет более 60 000 провирусов в геноме человека. Они демонстрируют долгую историю многих пандемий, которым человечество подвергалось в ходе эволюции. Ученые считают, что эти вирусы когда-то широко заражали население, поскольку они закрепились не только в геноме человека, но и в геномах шимпанзе , гориллы и других приматов.
Исследования, проведенные в нашей и других лабораториях , показали, что гены HERV активны в пораженных тканях, таких как опухоли , а также во время эмбрионального развития человека . Но насколько активны гены HERV в здоровой ткани, до сих пор оставалось неизвестным.
Чтобы ответить на этот вопрос, наша лаборатория решила сосредоточиться на одной группе HERV, известной как HML-2. Эта группа является самой последней активной из HERV , вымершей менее 5 миллионов лет назад. Даже сейчас некоторые из его провирусов в человеческом геноме все еще сохраняют способность производить вирусные белки.
Мы изучили генетический материал в базе данных , содержащей более 14 000 донорских образцов тканей со всего тела. Мы искали последовательности, соответствующие каждому провирусу HML-2 в геноме, и обнаружили 37 различных провирусов HML-2, которые все еще были активны. Все 54 образца ткани, которые мы проанализировали, имели некоторые признаки активности одного или нескольких из этих провирусов. Кроме того, каждый образец ткани также содержал генетический материал по крайней мере одного провируса, который все еще мог продуцировать вирусные белки.
HERV повлияли на людей способами, которые исследователи все еще выясняют.
Роль HERV в здоровье и заболевании человека
Тот факт, что тысячи фрагментов древних вирусов все еще существуют в геноме человека и могут даже создавать белок, привлек значительное внимание исследователей, особенно потому, что родственные вирусы, которые все еще активны сегодня, могут вызывать рак молочной железы и СПИДоподобные заболевания у животных.
Могут ли генетические остатки эндогенных ретровирусов человека вызывать заболевания у людей, все еще изучается. Исследователи обнаружили вирусоподобные частицы HML-2 в раковых клетках , а присутствие генетического материала HERV в пораженных тканях было связано с такими состояниями, как болезнь Лу Герига или боковой амиотрофический склероз , а также рассеянный склероз и даже шизофрения .
Наше исследование добавляет новый ракурс к этим данным, показывая, что гены HERV присутствуют даже в здоровых тканях. Это означает, что присутствия РНК HERV может быть недостаточно, чтобы связать вирус с заболеванием.
Важно отметить, что это также означает, что гены или белки HERV больше не могут быть хорошими мишенями для лекарств. HERV были изучены в качестве мишени для ряда потенциальных лекарств, включая антиретровирусные препараты , антитела для лечения рака молочной железы и Т-клеточную терапию меланомы . Лечение с использованием генов HERV в качестве биомаркера рака также должно учитывать их активность в здоровых тканях.
Развивающийся плод имеет несколько общих черт с вирусами.
С другой стороны, наше исследование также предполагает, что HERV могут быть даже полезны для людей. Самый известный HERV, внедренный в геномы человека и животных, синцитин , представляет собой ген, полученный из древнего ретровируса, который играет важную роль в формировании плаценты. Беременность у всех млекопитающих зависит от вирусного белка, закодированного в этом гене.
Точно так же мыши , кошки и овцы также нашли способ использовать эндогенные ретровирусы для защиты от оригинального древнего вируса, который их создал. Хотя эти встроенные вирусные гены не могут использовать механизмы своего хозяина для создания полноценного вируса, достаточное количество их поврежденных частей циркулирует в организме, чтобы помешать циклу репликации их предкового вируса, если хозяин столкнется с ним. Ученые предполагают, что один HERV мог играть эту защитную роль у людей миллионы лет назад. Наше исследование выделяет еще несколько HERV, которые могли быть востребованы или использованы человеческим организмом совсем недавно для той же цели.
Неизвестность остается
Наше исследование выявляет уровень активности HERV в организме человека, который ранее был неизвестен, вызывая столько же вопросов, сколько и ответов.
Еще многое предстоит узнать о древних вирусах, сохранившихся в геноме человека, в том числе о том, полезно ли их присутствие и какой механизм управляет их активностью. Также будет важно увидеть, превращаются ли какие-либо из этих генов в белки.
Ответы на эти вопросы могут выявить ранее неизвестные функции этих древних вирусных генов и помочь исследователям лучше понять, как человеческое тело реагирует на эволюцию вместе с этими пережитками древних пандемий.
Комментарий: О следах древних вирусов, которые разбросаны по всему геному человека и встроены в структуру ДНК, читайте в статьях: