Как известно, вирусы из-за свой минималистической конструкции даже не могут размножаться самостоятельно. Многие из них, проникнув в живую клетку, встраиваются в ее геном и начинают использовать клеточное «оборудование» для создания вирусных копий. Если клетки сопротивляются вторжению, вирус может мутировать и стать неактивным, однако само присутствие вирусных генов может влиять на функционирование клеточного генома. Сегодня ученые активно занимаются оценкой спектра возможного влияния наших «встроенных вирусов», которые, как выяснилось, могут даже провоцировать развитие зависимостей, таких как наркомания и алкоголизм
Вирусы – простейшие природные структуры – представляют собой молекулу нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), покрытую белковой оболочкой. РНК-содержащие вирусы называют ретровирусами. Но не из-за их древности, а потому, что перед тем, как встроиться в клеточный геном, их РНК с помощью фермента обратной транскриптазы превращается «назад» в ДНК – привычный нам носитель наследственный информации (по обычному сценарию с ДНК считывается РНК, которая затем служит матрицей для синтеза белков).
Вероятно, ретровирусы поражали животных, а впоследствии и человека на протяжении миллионов лет. Если какой-то популяции удавалось не погибнуть в результате эпидемии, и некоторая ее часть приобретала к этим вирусам устойчивость, то из патогенных агентов они превращались в обычную, неактивную вставку в геноме. Есть мнение, что рано или поздно это произойдет с вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), который также относится к ретровирусам.
Оказавшись в геноме половых клеток, такие инактивированные вирусные последовательности передаются из поколения в поколение. Примером могут служить эндогенные ретровирусы человека (HERVs, human endogenous retroviruses). Такие «бывшие» вирусные гены составляют примерно 9% всего нашего генома, и сначала предполагалось, что эта «мусорная» часть генома всегда неактивна.
Позже выяснилось, что HERVs участвуют в регуляции работы человеческих генов, так как несут нуклеотидные последовательности, влияющие на регуляторные элементы генома. В ходе эволюции между вирусами и человеческим организмом даже сформировались частично симбиотические отношения. На сегодня HERVs, к примеру, участвуют в формировании плаценты человеческого эмбриона, защищают эмбриональные клетки от вирусной инфекции, помогают иммунным клеткам синтезировать антитела. Но активация эндогенных ретровирусов может иметь и плохие последствия, например, способствовать развитию онкологических и неврологических заболеваний.
Недавно ученые из Оксфордского (Великобритания) и Афинского (Греция) университетов обнаружили ранее неизвестный феномен влияния ретровируса на поведение человека. Речь идет о вирусе HK2 из семейства HERV-K, который не до конца перешел в неактивное состояние. Его гены сохранили способность перемещаться, в силу чего у разных людей они встречается в геноме в разных местах и, соответственно, могут влиять на работу разных человеческих генов.
У 5–10% людей HK2 встроен возле регуляторной области гена RASGRF2, участвующего в работе системы нейромедиатора дофамина, который в числе прочего связан с работой «центра удовольствия». Исследователи провели генетический анализ пациентов, инфицированных вирусом гепатита C и ВИЧ, которые заразились, употребляя инъекционные наркотики, и обнаружили, что частота встречаемости вставки HK2 в ген RASGRF2 у них в 2–3 раза выше обычной.
На основе этих данных был сделан вывод, что HK2 может изменять работу дофаминовой системы таким образом, что это повышает склонность к развитию зависимостей. Тот факт, что HK2 действительно изменяет работу гена RASGRF2, был подтвержден на культуре клеток человека с помощью метода редактирования генома CRISPR/Cas.
Впрочем, ученые называют HK2 «условно патогенным». Иначе говоря, далеко не все люди, у которых он находится в рядом с геном RASGRF2, становятся наркоманами или алкоголиками; с другой стороны, не у всех людей с зависимостями он встроен именно в этой области. Так что HK2 можно рассматривать как один из возможных прогностических маркеров развития зависимости, на которое влияет много факторов.
Понравился материал? Не забудьте поставить лайк и подписаться!
Фото: Возможно, и ретровирус ВИЧ сможет в будущем превратиться в безвредную или даже полезную часть человеческого генома. Трехмерная модель (разрез). Кредит: NIAID https://www.flickr.com