Всем привет. В прошлый раз мы говорили о гигантских вирусах. Сегодня же мы поговорим о других вирусах, которые, подобно коту Шрёдингера, и существуют, и вымерли одновременно. Это эндогенные ретровирусы.
Вспомним что такое ретровирусы
На всякий случай быстро вспомним, что такое ретровирусы. Это один из видов вирусов, который содержит РНК, но в современных классификациях вирусов держится обособленно от РНК-содержащих вирусов из-за особенностей в ходе их размножения. Ретровирусы существуют аж в двух видах: в виде вириона с нуклеиновой кислотой (как большинство вирусов) и в виде генома вируса в ДНК клетки (провирус). Попадая в клетку, вирус использует фермент "обратная транскриптаза" для синтеза ДНК на основе своего РНК. Далее, с помощью фермента, известного как "интеграза", эта ДНК встраивается в ДНК клетки (провирус). Далее, или клетка продолжает функционировать и в процессе деления передаёт ДНК вируса всем получившимся в ходе деления клеткам, или же сразу начинает размножение путём транскрипции провируса в мРНК, которую отправляет в рибосомы клетки для синтеза вирусных белков. Именно в этом проблема ретровирусных инфекций – даже если все вирусные частицы уничтожены, остаются клетки, которые однажды начнут их производить.
Некодирующая ДНК
Как мы все знаем, в нашей ДНК записаны все белки, которые имеются у нас в организме, однако помимо последовательности ДНК, в которую записаны важные для организма белки, существует и некодирующая ДНК (или же мусорная, далее нкДНК), там находятся все белки, которые в организме не используются. Если клетке необходимо синтезировать белки, то последовательность белка с ДНК записывается на РНК в ходе процесса, известного как "транскрипция". При этом все последовательности делятся на экзоны (последовательности, кодирующие белки, используемые клеткой) и интроны (все остальные, которые клеткой не используются). Соответственно экзоны остаются, интроны удаляются из мРНК, которая отправляется в рибосомы для синтеза белка. И так как клетка не может удалить провирусный геном из ДНК клетки, то единственный способ избавиться от него – это переместить провирус в нкДНК.
Эндогенные ретровирусы
Однако иногда данные провирусные геномы могут оставаться в геномах разных биологических видов. Происходит это следующим образом: ретровирус попадает в зародышевую клетку. Так как данная клетка в начале теоретически может бесконечно делиться (в отличии от соматических клеток, которые могут делиться всего 52 раза), все клетки, получившиеся их единственной зародышевой, получат провирусный геном. Ввиду того, что данные последовательности для клетки не нужны и даже опасны, клетка будет стремиться перенести этот геном в нкДНК. И в результате получается, что данные провирусный геном содержится в нкДНК каждой клетки и способен передаваться по наследству, так как половые клетки тоже будут содержать данный геном. Так появляются эндогенные ретровирусы.
HERV W
Одним из самых ярких представителей таких вирусов является эндогенный ретровирус человека семейства W. Именно ему отводят ключевую роль в формировании плаценты человека. Изначально, млекопитающие сталкивались с проблемой высокой частоты отторжения плода. Ввиду того, что плод наполовину состоял из чужеродного генома, иммунная система воспринимала его как инородный агент и стремилась уничтожить. Однако заражение одного из млекопитающих этим ретровирусом помогло сформировать плаценту, точнее синцитий. Вирус заражал клетки плаценты и внедрял в клетки мутацию, приводящую к выработке синцития, который задерживал прохождение через него иммунных клеток. Для вируса это было хорошо, так как чем меньше иммунных клеток доберётся до него, тем легче ему будет реплицироваться в организме. Но, как оказалось, такая мутация стала полезной ещё и для плода, так как количество иммунных клеток, которые попадали к нему, снизилось, и частота отторжения плода тоже снизилась. Как следствие, данная мутация закрепилась в популяции.
HERW K
Данный вирус тоже был полезен, но, правда, только для эволюционных биологов. А именно, он стал одним из доказательств происхождения человека и современных обезьян от одного общего предка, что лежало в основе Дарвиновской теории эволюции, и перекочевало в уже современную синтетическую теорию эволюции (СТЭ). Секвенирование генома людей и шимпанзе вывело, что в нкДНК обоих видов на одних и тех же позициях находится геном HERW K. Попал он туда очень просто – в основе СТЭ лежит постепенное накопление разными популяциями одного биологического вида полезных мутаций. Так как разные популяции часто проживают в отличных друг от друга условиях, эти мутации будут отличаться, что рано или поздно приведёт к появлению новых биологических видов. Предположим, что один биологический вид заразился каким-то ретровирусом, вирус заразил зародыш и отправился в его нкДНК. нкДНК невидима для отбора, его "интересует" кодирующая ДНК. Поэтому данный провирус закрепляется. А уж если он, как HERV W, ещё и даёт организму преимущество, то уж тем более закрепляется и в результате передаётся по наследству. Данный вид расселяется, опять появляются его изолированные популяции, из которых снова появляются новые виды. И так как все популяции содержали в себе геном этого ретровируса, то, соответственно, и новые виды будут иметь в своём геноме данный провирус, причём на одних и тех же позициях. Поэтому наличие у разных биологических видов одних и тех же провирусных последовательностей на тех же позициях доказывает родство этих видов и их происхождение от общего предка.
"Феникс"
Такое прозвище учёные дали одному из эндогенных ретровирусов. Вирус был назван в честь мифологической птицы, "восставшей из пепла". Учёным удалось выделить геном этого вируса из нкДНК и переместить в кодирующую ДНК клетки чтобы запустить процесс репликации вируса в клетке. Конечно, понадобилось исправить различные повреждения ДНК, которые мешали репликации. А для того, чтобы обезопаситься от возможной утечки вируса из лабораторий, в геном внедрили мутацию, ограничивающую количество вирионов, которые может создать вирион, проникший в клетку. Обычно один вирион, попавший в клетку, может создать около сотни своих копий, а "Феникис" только одну. Для исследований этого вполне достаточно, для развития заболевания слишком мало. Поэтому даже если вирус каким-то образом утечет из лаборатории, вне её пределов он просуществует недолго.
Заболевания, связанные с эндогенными ретровирусами
Однако существуют некоторые данные, которые утверждают, что эндогенные ретровирусы всё ещё могут напакостить человеку. Хоть каких-то убедительных доказательств нет, считается, что эндогенные ретровирусы могут вызывать у человека ряд заболеваний. Некоторые из последовательностей генома, кодирующих вирусные белки, являются так называемыми транспозонами или ретротранспозонами.
Например, у HERV W таким транспозоном является белок MSVR, который предположительно может приводить к выработке повышенного количества цитокинов, которые могут индуцировать воспаления, на которые реагирует иммунная система. Данный белок предположительно вносит вклад в развитие у людей рассеянного склероза. Некоторые исследования показали, что у некоторых людей (10 из 35), у которых только недавно началась шизофрения, имели транспонозы HERV W. Конечно, это доказательством не является, ибо с таким же успехом можно найти 10 человек, которые перед смертью ели огурцы, и говорить об их опасности, но, тем не менее, такая гипотеза есть.
Экспрессия генов HERV K в большинстве случаев подавляется. Однако аномальная экспрессия некоторых генов HERV K связана с некоторыми видами рака и нейродегенеративными заболеваниями (например боковой амиотрофический склероз).
Ну а на этом всё. Спасибо за прочтение, не болейте!
P.S. Если нашли в статье ошибку
Если вы нашли в статье ошибку (неверно назван термин или описан процесс), сообщите об этом в комментариях, информация будет исправлена
#ретровирусы #эндогенные ретровирусы #вирусы #микробиология #HERV K #HERV W #вирусы в ДНК
