Viry, které trápily naše předky před miliony let, nejsou starodávnou historií - stále jsou s námi. Zbytky virových genů tvoří relativně velkou část naší moderní DNA a vědci většinou nevěděli, jaké role, pokud vůbec, hrají.
Související obsah
- U virů je nejlepší způsob, jak nakazit dítě, prostřednictvím mamy
- Když dojde na virus West Nile, mohou být naši kardinálové z Atlanty našimi opeřenými spasiteli
- Některé sexuálně přenosné mikroby by pro vás mohly být dobré
- 11 důvodů, proč milovat bakterie, houby a spory
Nyní důkazy naznačují, že během lidské evoluce jsme kooptovali zbylý genetický materiál z některých těchto „fosilních virů“, abychom otočili stoly a pomohli našemu imunitnímu systému bojovat s nemocemi.
Vědci věděli, že naše DNA je pepřena kousky virů, protože lidský genom byl poprvé sekvenován asi před 15 lety. „Mnoho lidí je to překvapivé, “ říká spoluautor studie Cedric Feschotte, genetik na univerzitě v Utahu. "Je to téměř znepokojující."
Extra genetický kód pochází konkrétně z retrovirů, které jedinečným způsobem napadají hostitelské buňky. "Ze všech živočišných virů jsou jediní, kteří integrují svůj vlastní genetický materiál do chromozomů svého hostitele, " říká Feschotte.
Když starověcí retroviry infikovaly naše předky, občas infiltrovaly lidské spermie nebo vajíčko. Pokud tyto buňky pokračovaly v oplodnění embrya, nějaké virové geny, které do nich byly začleněny, měly lístek na jízdu z generace na generaci.
Po cestě však DNA těchto útočníků někdy vyvolala nové viry - ale jen na chvíli. V průběhu generací genetické mutace tyto viry postupně měnily a nakonec ukončily svou schopnost infikovat nové buňky nebo se plně replikovat. V dnešní době většina starých virových zvláštností, které zůstaly v lidském genomu, nemá žádnou zjevnou funkci.
"Je důležité pochopit, že z těchto 8 procent - těchto stovek tisíc kousků a kousků DNA rozptýlených po celém genomu - většina z toho materiálu tam prostě sedí a rozpadá se, " vysvětluje Feschotte. "Naší prací a opravdu prací našeho postdoktorského spolupracovníka Eda Chuonga, který provedl celou tuto práci, bylo najít jehly v kupce sena - identifikovat některé z těch mála prvků, které mohly být kooptovány pro buněčnou inovaci v průběh evoluce. “
V rámci své práce se vědci podívali na kousky starověkých retrovirů, které sedí poblíž genů, o nichž je známo, že fungují v imunitě. Zjistili, že fosilní viry se aktivují, když jsou vystaveny signalizačním proteinům nazývaným interferony, které se uvolňují bílými krvinkami a jinými buňkami během virové infekce. Interferony inhibují růst virů a zahajují produkci antivirových proteinů v dalších okolních buňkách.
Tým se pak podíval na tři různé linie lidských buněk, aby zjistil, zda se fosilní viry v jejich genomech mohou vázat s prozánětlivými signalizačními proteiny, které pomáhají vypalovat imunitní systém. Identifikovali 20 rodin, které tak učinily, včetně jedné dabované MER41, která vstoupila do našeho evolučního stromu jako virus asi před 45 až 60 miliony let.
Tým poté prozkoumal, jak imunitní systém funguje bez některých z těchto virových složek. Použili nástroj pro editaci genomu nazvaný CRISPR / Cas9 k odstranění čtyř kusů zbytkové DNA viru. Pokaždé, když tak učinili, ochromilo náš vrozený imunitní systém - buňky neodpověděly úplně na interferony, jak tomu bylo dříve, tým tento týden informuje Science .
Vědci spekulují, že takové regulační změny jednou zajistily, že se starý virus bude schopen replikovat sám před imunitní odpovědí, což je strategie, která byla pozorována v moderních retrovirech, včetně HIV.
"Nebyli jsme příliš překvapeni, když jsme viděli, že před 50 miliony let tam mohl virus tuto strategii už používat pro svůj vlastní sobecký účel, " říká Feschotte. "Je ironické, že se tabulky obrátily a že tyto virové elementy byly kooptovány k regulaci genů, které kontrolují, mimo jiné, virové infekce."
Studie je ukončena, protože přispívá k rostoucímu důkazu o tom, jak byl genetický materiál ze starověkých virů znovu využit k naší výhodě, říká lékařský virolog University of Oxford Gkikas Magiorkinis. Například protein zvaný syncytin, který je nezbytný pro budování placenty u savců, je odvozen od prastarého virového genu, který kdysi pomohl viru šířit se v těle.
"Jen zřídka se stane, že některé z těchto virových sekvencí byly přistány na správném místě ve správný čas, ale zjevně existuje mnoho příležitostí, a to je klíč, " říká Feschotte. "To je pravděpodobně vrchol ledovce."
Magiorkinis však poznamenává, že zatímco se zdá, že virová DNA dává našim genům za určitých okolností podporu, není to nutně něco, co bylo nezbytné pro naše přežití. Místo toho se někteří viroví pomocníci pravděpodobně stali aktivními, protože dávali starým lidem výhodu za specifických okolností.
"Například, " spekuluje, "zesílení vrozených imunitních odpovědí, jak je popsáno v tomto článku, pravděpodobně poskytlo způsob, jak bojovat proti starověké epidemii způsobené exogenní formou retroviru, nebo možná i jinou."
Podobné procesy by také mohly vést k tmavším výsledkům. Tyto virové zbytky byly spojeny s řadou onemocnění, včetně neurodegenerativního onemocnění ALS. Role, kterou tyto geny mohou hrát v této a dalších nemocech, zůstává nejasná, ale Feschotte a jeho tým si myslí, že jejich práce může nabídnout nová vodítka, proč se virové zbytky stanou aktivními v našem genomu a co se stane, když se tento proces zhorší.
„Reaktivace některých těchto virových přepínačů by mohla naznačovat testovatelnou hypotézu o tom, co by se mohlo stát, kdyby tyto virové sekvence byly nesprávně regulovány, například v souvislosti s určitými rakovinovými a autoimunitními chorobami, “ říká.
