Virusurile care au afectat strămoșii noștri cu milioane de ani în urmă nu sunt istorie străveche - sunt încă la noi. Resturile de gene virale constituie o parte relativ mare din ADN-ul nostru modern, iar oamenii de știință au fost în mare parte nesiguri ce roluri joacă, dacă există.
Continut Asemanator
- Pentru virusuri, cel mai bun mod de a infecta copilul este prin mama
- Când vine vorba de virusul Nilului de Vest, cardinalele din Atlanta pot fi salvatorii noștri
- Unele microbii cu transmitere sexuală ar putea fi bune pentru tine
- 11 motive pentru a iubi bacteriile, ciupercile și sporii
Acum, dovezi sugerează că, în timpul evoluției umane, am cooptat materialul genetic rămas din unele dintre aceste „virusuri fosile” pentru a transforma tabelele și a ajuta sistemul nostru imunitar să lupte împotriva bolilor.
Oamenii de știință au știut că ADN-ul nostru este piperat de viruși de când genomul uman a fost secvențiat pentru prima dată în urmă cu aproximativ 15 ani. Cu toate acestea, "este surprinzător pentru mulți oameni", spune co-autorul studiului Cedric Feschotte, genetician la Universitatea din Utah. - Este aproape neliniștitor.
Codul genetic suplimentar provine în special din retrovirusuri, care invadează celulele gazdă într-un mod unic. „Dintre toate virusurile animale, ele sunt singurele care își integrează propriul material genetic în cromozomii gazdei lor”, spune Feschotte.
Când retrovirusurile antice i-au infectat pe strămoșii noștri, ei s-au infiltrat ocazional într-o spermă umană sau o celulă de ou. Dacă acele celule continuau să fertilizeze un embrion, orice gene virale încorporate în ele aveau un bilet pentru a călători de la o generație la alta.
Pe parcurs, ADN-ul acestor invadatori a dat naștere unor virusuri noi, dar doar pentru o perioadă. De-a lungul generațiilor, mutațiile genetice au modificat treptat acești viruși și, în cele din urmă, și-au închis capacitatea de a infecta celulele noi sau de a se reproduce complet. Astăzi, cele mai multe ciudăți virale străvechi rămase în genomul uman nu au o funcție evidentă.
„Este important să înțelegem că din acest procent de 8% - aceste sute de mii de bucăți și bucăți de ADN împrăștiate pe întregul genom - cea mai mare parte a acestui material este doar acolo și se descompun”, explică Feschotte. „Slujba noastră, și într-adevăr cea a asociatului nostru post-doctoral Ed Chuong, care a făcut toată această muncă, a fost să găsească ace în fagure - să identifice unele dintre acele câteva elemente care ar fi putut fi cooptat pentru inovația celulară în curs de evoluție. ”
Ca parte a activității lor, oamenii de știință au privit bucăți de retrovirusuri antice care stau lângă gene cunoscute pentru a funcționa în imunitate. Ei au descoperit că virusurile fosile se activează atunci când sunt expuse la proteine de semnalizare numite interferoni, care sunt eliberate de celulele albe din sânge și alte celule în timpul unei infecții virale. Interferonii inhibă creșterea virală și lansează producția de proteine anti-virale în alte celule din apropiere.
Echipa a analizat apoi trei linii diferite de celule umane pentru a vedea dacă virusurile fosile din genomul lor s-ar putea lega cu proteine de semnalizare pro-inflamatorii care ajută la focul imunitar. Au identificat 20 de familii care au făcut acest lucru, inclusiv una numită MER41 care a intrat în arborele nostru evolutiv ca virus în urmă cu aproximativ 45 până la 60 de milioane de ani.
Apoi, echipa a explorat modul în care sistemul imunitar a funcționat fără unele dintre aceste componente virale. Ei au folosit un instrument de editare a genomului numit CRISPR / Cas9 pentru a elimina patru bucăți de ADN-ul rămas din virus. De fiecare dată când au făcut acest lucru, acesta ne-a stricat sistemul imunitar înnăscut - celulele nu au răspuns pe deplin la interferoni așa cum au avut înainte, echipa raportează săptămâna aceasta în Știință .
Cercetătorii speculează că astfel de comutatoare de reglementare s-au asigurat odată că virusul antic ar fi capabil să se reproducă înaintea răspunsului imun, strategie care a fost văzută în retrovirusurile moderne, inclusiv HIV.
„Nu am fost prea surprinși să vedem că în urmă cu 50 de milioane de ani, un virus acolo ar fi folosit deja acea strategie pentru propriul său scop egoist”, spune Feschotte. „Este ironic că tabelele s-au transformat și că aceste elemente derivate virale au fost cooptate pentru a regla genele care controlează, printre altele, infecțiile virale”.
Studiul expiră, deoarece se adaugă la probele crescânde ale modului în care materialul genetic provenit din virusurile antice a fost reapărut în avantajul nostru, spune Gkikas Magiorkinis, medicul virolog medical de la Universitatea din Oxford. De exemplu, o proteină numită sincitină, care este esențială pentru construirea placentei la mamifere, este derivată dintr-o genă antică virală care a ajutat cândva virusul să se răspândească în organism.
„Doar rareori se întâmplă că unele dintre aceste secvențe virale au fost aterizate la locul potrivit la momentul potrivit, dar în mod clar au existat multe oportunități, iar aceasta este cheia”, spune Feschotte. "Acesta este probabil vârful aisbergului."
Totuși, Magiorkinis observă că, deși ADN-ul viral pare să ofere genelor noastre un impuls în anumite circumstanțe, nu este neapărat ceva care a fost indispensabil supraviețuirii noastre. În schimb, unii ajutoare virale au devenit probabil active pentru că le-au oferit oamenilor antici un avantaj în circumstanțe specifice.
„De exemplu, ” speculează el, „un impuls al răspunsurilor imune înnăscute, așa cum este descris în lucrare, este probabil să fi oferit o modalitate de a lupta împotriva unei epidemii antice cauzate de forma exogenă a retrovirusului, sau poate chiar de alta”.
Procese similare ar fi putut avea și rezultate mai întunecate. Astfel de resturi virale au fost asociate cu numeroase afecțiuni, inclusiv boala neurodegenerativă ALS. Rolul pe care aceste gene l-ar putea juca în asta și în alte afecțiuni rămâne neplăcut, dar Feschotte și echipa sa cred că munca lor poate oferi noi indicii despre motivele pentru care resturile virale devin active în genomul nostru și ce se întâmplă atunci când acest proces se deranjează.
„Reactivarea unora dintre aceste comutatoare derivate virale ar putea sugera o ipoteză testabilă cu privire la ce s-ar putea întâmpla când aceste secvențe virale devin reglementate greșit, de exemplu în contextul anumitor cancer și boli autoimune”, spune el.
