Årsaken til at 10 prosent av det menneskelige genomet består av retrovirusgener er funnet

Virologer har identifisert en mekanisme som har tillatt retrovirus å replikere seg effektivt i millioner av år som en del av pattedyrs DNA.

Virusenes hovedoppgave anses å være å overføre sine egne gener til påfølgende generasjoner. I et forsøk på å reprodusere seg for enhver pris - alle virus er ikke forskjellige fra andre levende organismer, inkludert mennesker.

Forskjellen ligger i den eksepsjonelle enkelheten i virusstrukturen, som er redusert til ett molekyl – bæreren av genomet, viralt RNA, DNA eller i noen varianter en kombinasjon av disse. En annen forskjell ved viruset er virusets doble tilstand – den «døde» ekstracellulære tilstanden til viruspartikler, eller virioner, som praktisk talt ikke viser noen uavhengig aktivitet, og den «levende» tilstanden, når viruset kommer inn i vertscellen og begynner å formere seg, og integreres i den cellulære mekanismen for DNA-transkripsjon.

Men det viste seg relativt nylig, med oppdagelsen av endogene retrovirus, at noen virus kanskje ikke har et virionstadium.

Disse virusene overfører sine egne gener til påfølgende generasjoner uten å gå utover cellene (derav navnet deres – endogene, med andre ord intrageniske), og deres genetiske program, innebygd i det cellulære DNAet, regnes som en integrert del av vertsgenomet.

Det er nå slått fast at omtrent 8–10 % av det menneskelige genomet består av nukleotidsekvenser av retrovirus som infiserte våre evolusjonære forfedre for titalls millioner år siden.

Med andre ord består en tidel av menneskelig DNA av retrovirale gener som er flere millioner år gamle («retro» betyr at disse virusene bruker revers transkripsjonsmekanismen for å replikere sitt eget genom: først begynner det virale enzymet revers transkriptase å syntetisere én DNA-tråd på viralt RNA, deretter syntetiserer det en andre tråd på denne tråden, og deretter blir dette virale DNA-et, etter å ha penetrert cellens kjernemembran, inkorporert i vertscellen og fungerer som en matrise for syntetisering av virale RNA av vertscellen).

Forskere fra Oxford Institute, sammen med Aarano Diamond Center for AIDS Research (New York, USA) og Rega Institute (Belgia), bestemte seg for å finne ut mekanismen som gjorde at gamle retrovirus kunne registrere seg i genene våre i store mengder.

For dette formålet studerte de genomene til 38 pattedyr. Fra disse genomene isolerte de regioner som inneholdt retrovirale nukleotidsekvenser og sammenlignet dem deretter in silico (med andre ord i silisium ved hjelp av spesialiserte datamatematiske metoder) for likheter, forskjeller og den rollen de inntar i det virale DNA-området.

Som analysen viste, mistet en viss kategori av endogene retrovirus env-genet, som er ansvarlig for proteinet som hjelper viruset med å trenge inn i cellen, på et tidspunkt i utviklingen.

Tapet av evnen til å infisere andre celler betydde ikke tap av evnen til å selvreplikere, bare nå begynte hele virusets levetid å passere inne i vertscellen parallelt med sin egen levetid ved hjelp av virale mobile DNA-segmenter - retrotransposoner.

Selv om det mest interessante er at med tapet av den smittsomme funksjonen av visse retrovirus, økte disse virusene raskt sin representasjon i genomet, noe som resulterte i en overvekt av virusets genetiske materiale i pattedyrs DNA.

Ved å sammenligne ulike genomer oppsummerte forskerne allsidigheten til dette fenomenet: tapet av smittsomhet resulterte i en 30-dobling i mengden viralt materiale.

Er endogene retrovirus helsefarlige?

Virus håndterer oppgaven med å spre sine egne gener perfekt, etter å ha registrert seg i menneskelig DNA som passasjerer uten å forårsake skade på transportmiddelet. For eiere er de i de fleste tilfeller ikke-patogene, ikke-smittsomme, danner ikke virionpartikler, med andre ord, smitter ingen, og er tilstede under regulatorisk kontroll av cellulær DNA-transkripsjon.

Fra en annen vinkel finnes det bevis for at noen endogene retrovirus (som noen eksogene som forårsaker for eksempel Rous-sarkom, lymfomer og myelopatier) har onkogent potensial og har all mulighet til å stimulere utviklingen av kreft, selv om det fortsatt er uklart hva som utløser prosessene som tvinger kroppen til å ta slike risikoer. Studiet av "fossile" virus i genomet vårt er bare så vidt begynt, så de mest informative oppdagelsene som tvinger oss til å se på kroppen vår fra en helt annen vinkel ligger fortsatt foran oss.