Два гена, оставленные в геноме неким вирусом миллионы лет назад, у современных мышей принимают участие в противовирусной активности. Звучит как бред, но по данным недавнего исследования это так и есть.
Что могло породить эти "застрявшие" гены
Учеными высказано предположение, что это ничто иное, как наследие вируса, которое он оставил в какой-то особи, от которой гены передались всем ее потомкам, в числе которых оказались и изучаемые мыши.
Но чтобы внести ясность в полную картину, надо начинать издалека.
Прокариоты - общее название для всех клеточных форм жизни, не имеющих оформленного ядра, включающее 2 домена (бактерии и археи) - умеют управляться со своими генами куда лучше, чем эукариоты - оставшийся третий домен, чьим признаком является наличие ядра. Об этом говорит степень интронизации генома - присутствия в нем ничего полезного не делающих последовательностей. У большинства прокариот интронизация не составляет и процента от общей длины генома, но у большинства эукариот доходит до 90% и больше. Отсюда и разница в общей длине ДНК при не столь большой разнице в устройстве организма: у кишечной палочки, например, 4,6 мегабазы (1 мегабаза = 1.000.000 пар азотистых оснований), а у человека 3,3 гигабазы - несравненно больше. У некоторых представителей размер генома вообще зашкаливает: амеба Polychaos dubium имеет 670 гигабаз.
Но почему? Из-за чего эукариоты, которые, между прочим, поработили некоторых бактерий, вышли на сушу, приобрели разум, написали статью "Древний виpус животных стал союзником и защищает их мозг от себе подобных", не умеют вырезать мусор из генов? На самом деле это неизвестно. Вместо этого они предпочитают уже на этапе обработки мРНК (матричная РНК, которая будет матрицей для биосинтеза белков) удалять их при помощи интересного процесса - сплайсинга, который происходит практически всегда из-за экстремального уровня интронизации эукариотных геномов.
С другой стороны, некоторые исследования показывают, что некоторые интроны в некоторых частях генома вроде бы тем или ным способом способны участвовать в регуляции экспрессии генов.
Однако, так или иначе, где живой организм может нахвататься интронов? Их пожно разделить на 2 группы по происхождению: "древние" и "новые".
Древние интроны, принадлежащие различным ретротранспозонам (целому зоопарку последовательностей, которые самопроизвольно перемещаются, изменяются и даже размножаются сами либо за счет своих собратьев), вероятно, появились еще во времена так называемой прото-жизни, когда не было еще никаких клеток, и не было даже стабильного хранилища информации: были только химические реакции, приводящие к трансформации одних веществ в другие.
Новые же интроны - это гораздо более изученная и понятная группа. Они в большиснтве своем получены от вирусов, когда-то поразивших клетку и встроивших свой геном в геном хозяина. Такие последовательности могут жить, производя новые вирусные частицы, а могут и увядать, деградируя и распадаясь.
Исследование
Итак, у мышей выявили 2 гена, которые получены либо от вируса млекопитающих, который оставил их в геноме, либо от генетической модификации рептилоидами с другой планеты, что менее вероятно.
Из поколения в поколение передаются эти 2 гена: Rtl5 и Rtl6. Они найдены предыдущими исследованиями не только у мышей, но и у мнгих других млекопитающих. Что интересно, эти гены очень сходны с некоторыми участками генома ретровирусов, например BИЧ. Ретровирусы - те вирусы, которые хранят свою наследственную информацию в РНК, но чтобы заразить хозяина, им необходим механизм, переводящий РНК в ДНК. И он у них есть - это ревертаза, а если точнее - РНК-зависимая ДНК-полимераза. Так как "в обратную сторону" на латыни звучит как "retro", а ревертаза как раз совершает создание мРНК на ДНК, но только наоборот, ретровирусами названы эти необычные паразиты.
Rtl5/6 - гены, несущие матрицу для мРНК, то есть занятые продукцией белков. Ученым хотелось выяснить, являются последовательности Rtl5/6 мусором или же чем-то полезным. Чтобы выяснить, что делают эти гены, нужно было знать, где они активны, поэтому они искали белки Rtl5/6, которые производятся только тогда, когда гены включены. Они обнаружили, что Rtl5 и Rtl6 включаются в мозге в клетках, называемых микроглией, которые первыми реагируют на инфекцию.
Микроглия - небольшая, но важная клетка, выполняющая функции макрофага в центральной нервной системе и происходящая с остальными макрофагами из одного эмбрионального зачатка. Дело в том, что макрофагам, да и остальным иммунным клеткам вход в ЦНС запрещен, да они и не войдут, даже если захотят, так как вход из сосудов заблокирован гематоэнцефалическим барьером.
Чтобы посмотреть, как именно выглядят эти неожиданно всплывшие подробности о двух генах, исследователи совершили нестандартный ход: создали фальшивую инфекцию, введя в ткань бактериальные и вирусные белки, заставившие микроглию посчитать, что в мозге началось заражение. Было обнаружено, что Rtl5 реагировал на вирусный имитатор, а Rtl6 - на бактериальный.
Более того, грызуны, лишенные Rtl5, не могли избавиться от внесенной фальшивой инфекции, а с Rtl6 было то же самое.
Результаты
То, что показало исследование - принципиально новый опыт для науки. Впервые было показано, что гены вирусного происхождения могут защищать от инфекции мозг млекопитающих. Возможно, удастся изучить и другие виды встроенных в геномы млекопитающих остатков вирусов, чтобы познать еще один аспект эволюции человека.
#наука #новости #биология #вирус #генетика #гены #исследования #вирусология #иммуннаясистема
