Половина вашего генома возникла как инфекция; если его не остановить, некоторые его части могут снова стать смертельными.
Геном человека содержит миллиарды фрагментов информации и около 22 000 генов, но не все из них, строго говоря, человеческие. Восемь процентов нашей ДНК состоит из остатков древних вирусов, а еще 40 процентов состоит из повторяющихся цепочек генетических букв, которые, как полагают, также имеют вирусное происхождение. Эти обширные вирусные регионы — гораздо больше, чем просто эволюционные реликты: они могут быть тесно связаны с широким спектром заболеваний, включая рассеянный склероз, гемофилию и боковой амиотрофический склероз (БАС), а также с некоторыми типами деменции и рака.
В течение многих лет биологи плохо понимали, как работает эта связь, — настолько плохо, что стали называть вирусную часть нашей ДНК тёмной материей внутри генома. «Они просто имели в виду, что не знают, что это такое и что оно делает», — объясняет Молли Гейл Хэммелл, доцент лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL). Стало очевидным, что связанные с вирусом участки генетического кода не участвуют в нормальном построении и регуляции организма. Но в таком случае, как они способствуют заболеванию?
Первая подсказка пришла от генетика-новатора Барбары МакКлинток, которая провела большую часть своей карьеры в CSHL. В 1940-х годах, задолго до расшифровки человеческого генома, она поняла, что некоторые участки нашей ДНК ведут себя как инфекционные захватчики. Эти фрагменты ДНК могут перемещаться по геному, копируя и вставляя себя куда угодно, что вдохновило МакКлинток назвать их «прыгающими генами». Её некогда спорная идея принесла ей Нобелевскую премию в 1983 году.
С тех пор генетики установили, что прыгающие гены происходят из вирусной части генома. Многие из этих генов оказываются безвредными или даже полезными. «Но некоторые из них являются настоящими паразитами, — говорит Хэммелл, — например, инфекции, встроенные в нашу собственную ДНК». По её мнению, все, что нужно, чтобы освободить этих злодеев, — это сбой в механизмах организма, которые обычно не позволяют генам прыгать туда-сюда и причинять вред.
Большая часть исследований связи между прыгающими генами и болезнями сосредоточена на естественных молекулах в организме, которые обездвиживают гены, блокируя чтение или копирование их последовательностей. В последние годы Хэммелл и ряд учёных сосредоточились на некогда туманном белке, известном как TDP-43, который очень ловко цепляется за участки ДНК и скрывает их.
Ави Нат, клинический директор Национального института неврологических заболеваний и инсульта, помог привлечь внимание к важности TDP-43, начав десятилетие назад. Изучая группу ВИЧ-положительных пациентов с симптомами, подобными БАС, Нэт обнаружил, что лекарства против ВИЧ, которые они принимали, также улучшали симптомы БАС. Он подозревал, что препараты, предназначенные для борьбы с вирусом ВИЧ, также подавляют вирусоподобную активность прыгающих генов.
Последующая работа Ната и других поддержала эту идею, определив конкретную группу вирусных реликтов, которые, по-видимому, связаны с мёртвыми нейронами в мозгу пациентов с БАС. Исследование, проведенное биохимиком Вэньсюэ Ли, сейчас работающим в Йельском университете, дополнительно показало, что древние вирусы, о которых идет речь, сильно взаимодействуют с TDP-43.
Тогда кусочки головоломки начали вставать на свои места. Исследователи в области медицины уже знали, что почти у всех пациентов с БАС наблюдается серьёзная неисправность TDP-43, из-за которой большое количество этого белка накапливается в нейронах, где он образует токсичные скопления. Теперь выясняется, что TDP-43 может способствовать развитию БАС другим способом: дефектная форма белка может больше не быть в состоянии сдерживать прыгающие гены-убийцы нервных клеток.
За последние два года Хэммелл подтвердил, что нормальная форма TDP-43 подавляет вредную активность прыгающих генов у мышей и людей. Другие исследователи обнаружили, что неисправность TDP-43 также связана с некоторыми типами болезни Альцгеймера и деменции.
Дело до сих пор не раскрыто полностью. Хэммелл и Нэт пока не могут с уверенностью сказать, вызывают ли прыгающие гены БАС у некоторых пациентов или их активность является побочным продуктом прогрессирования БАС. Но в любом случае у исследователей есть новая важная цель в лечении нейродегенеративных заболеваний: приручить нечеловеческую часть нашего генома.
Автор — Кэрри Арнольд (Carrie Arnold), научный писатель, живущая в Вирджинии.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК».
Вам также может быть интересно: