Virusi, ki so pred milijoni let kugali naše prednike, niso starodavna zgodovina - še vedno so z nami. Ostanki virusnih genov sestavljajo sorazmerno velik del naše sodobne DNK in znanstveniki večinoma ne vedo, kakšne vloge igrajo, če sploh.
Sorodne vsebine
- Za viruse je najboljši način okužbe dojenčka prek mame
- Ko pridejo do virusa zahodnega Nila, so kardinali Atlante lahko naši rešeni rešitelji
- Nekateri spolno prenosljivi mikrobi bi bili lahko dobri za vas
- 11 razlogov za ljubezen do bakterij, gliv in spore
Zdaj dokazi kažejo, da smo med človeško evolucijo izbrali nekatere od teh "fosilnih virusov", da bi lahko obrnili mize in pomagali našemu imunskemu sistemu v boju proti boleznim.
Znanstveniki so znali, da je naša DNK prepojena z koščki virusov, odkar so človeški genom prvič sekvencirali pred približno 15 leti. Kljub temu je "za mnoge ljudi presenetljivo, " pravi soavtorica študije Cedric Feschotte, genetičarka z univerze v Utahu. "To je skoraj neresnično."
Dodatni genetski zapis izvira posebej iz retrovirusov, ki na svojevrsten način vdirajo v gostiteljske celice. "Med vsemi živalskimi virusi so edini, ki vgradijo svoj lastni genetski material v kromosome svojega gostitelja, " pravi Feschotte.
Ko so starodavni retrovirusi okužili naše prednike, so občasno vdrli v človeško semenčico ali jajčno celico. Če bi te celice gnojile zarodek, so imeli vsi virusni geni, ki so bili vgrajeni v njih, vozovnico za vožnjo iz generacije v generacijo.
Medtem so DNK teh napadalcev včasih povzročili nove viruse - vendar le za nekaj časa. Skozi generacije so genetske mutacije postopoma spreminjale te viruse in sčasoma zaustavile njihovo sposobnost okužbe novih celic ali se popolnoma razmnožile. Danes večina starodavnih virusnih nenavad, ki so jih pustili v človeškem genomu, nima očitne funkcije.
"Pomembno je razumeti, da od teh 8 odstotkov - teh sto tisoč bitov in kosov DNK, razpršenih po celotnem genomu - večina tega materiala samo sedi tam in razpada, " razlaga Feschotte. "Naše delo in resnično naš postdoktorski sodelavec Ed Chuong, ki je vse to delo, je bil najti igle v senenem nahodu - ugotoviti nekaj tistih nekaj elementov, ki so bili morda izbrani za celično inovacijo v potek evolucije. "
V okviru svojega dela so znanstveniki pregledali koščke starodavnih retrovirusov, ki sedijo blizu genov, za katere je znano, da delujejo v imunosti. Ugotovili so, da se fosilni virusi aktivirajo, ko so izpostavljeni signalnim beljakovinam, imenovanim interferoni, ki jih med virusno okužbo sproščajo bele krvničke in druge celice. Interferoni zavirajo rast virusa in sprožijo proizvodnjo protivirusnih beljakovin v drugih bližnjih celicah.
Ekipa je nato pogledala tri različne linije človeških celic, da bi videla, ali se lahko fosilni virusi v njihovih genomeh vežejo s protivnetnimi signalnimi proteini, ki pomagajo pri zažigu imunskega sistema. Identificirali so 20 družin, ki so to storile, vključno z eno MER41, ki je v naš evolucijski drevo vstopila kot virus pred približno 45 do 60 milijoni let.
Ekipa je nato raziskala, kako deluje imunski sistem brez nekaterih od teh virusnih komponent. Z orodjem za urejanje genoma CRISPR / Cas9 so odstranili štiri koščke ostanka virusa DNA. Vsakič, ko so to storili, je pohabil naš prirojeni imunski sistem - celice se niso popolnoma odzvale na interferone, kot so jih imeli doslej, je ta teden poročala ekipa Science .
Raziskovalci domnevajo, da so takšna regulacijska stikala nekoč zagotovila, da se bo starodavni virus lahko ponovil pred imunskim odzivom, strategijo, ki jo opažajo sodobni retrovirusi, vključno s HIV.
"Nismo bili preveč presenečeni, ko smo videli, da je pred 50 milijoni let virus tam že uporabljal to strategijo za svoje sebične namene, " pravi Feschotte. "Ironično je, da so se tabele obrnile in da so bili ti elementi, ki izvirajo iz virusov, uporabljeni za uravnavanje genov, ki med drugim obvladujejo virusne okužbe."
Študija končuje, ker dodaja vse pomembnejše dokaze o tem, kako je bil v našo korist spremenjen genetski material iz starodavnih virusov, pravi medicinski virolog z univerze v Oxfordu Gkikas Magiorkinis. Na primer, protein, imenovan sincintin, ki je ključen za gradnjo posteljice pri sesalcih, izhaja iz starodavnega virusnega gena, ki je nekoč pomagal virusu, da se širi v telesu.
"Le redko se zgodi, da so nekatere od teh virusnih sekvenc pristale na pravem mestu ob pravem času, a očitno je bilo veliko priložnosti in to je ključno, " pravi Feschotte. "To je verjetno vrh ledene gore."
Magiorkinis ugotavlja, da čeprav virusna DNK v določenih okoliščinah daje spodbudo za naše gene, ni nujno, da je to nujno potrebno za naše preživetje. Namesto tega so nekateri virusni pomočniki verjetno postali aktivni, ker so dajali starodavnim ljudem prednost v posebnih okoliščinah.
"Na primer, " razmišlja, "bi lahko spodbuda prirojenih imunskih odzivov, kot je opisano v prispevku, zagotovila način boja proti starodavni epidemiji, ki jo povzroča eksogena oblika retrovirusa ali morda celo druga."
Podobni procesi bi lahko dali tudi temnejše rezultate. Takšni virusni ostanki so bili povezani s številnimi težavami, vključno z nevrodegenerativno boleznijo ALS. Vloga, ki jo lahko igrajo ti geni pri tej in drugih težavah, ostaja mutna, toda Feschotte in njegova ekipa menita, da lahko njihovo delo ponudi nove namige o razlogih, kako virusni ostanki postanejo aktivni v našem genomu in kaj se zgodi, ko se ta proces zmoti.
"Ponovna aktivacija nekaterih od teh virusnih prehodov lahko nakaže preizkusno hipotezo o tem, kaj se lahko zgodi, ko se ta virusna zaporedja napačno regulirajo, na primer v zvezi z nekaterimi raki in avtoimunskimi boleznimi, " pravi.
