Вирусы – не всегда, и даже далеко не всегда, враги и убийцы. Есть такие, без которых не было бы нас. Причем это вирусы со страшной приставкой "ретро".
Около 30 миллионов лет назад вирус заразил наших предков-приматов, и один из его генов застрял в их геномах, пишет Science. Со временем этот вирусный ген "одомашнился". Он помогал приматам бороться с другими вирусами, не позволяя им проникать в клетки. Этот полезный "захватчик", известный как Suppressyn (SUPYN), существует и сегодня, и он по-прежнему помогает нам. Новое исследование показывает, что этот вирус может помочь плаценте защитить эмбрионы от вирусной инфекции.
"Эта красивая история подкреплена очень убедительными экспериментами", — говорит Джулия Паскеси, эволюционный биолог из Университета Колорадо в Боулдере, которая не принимала участия в работе. По ее словам, обнаружение большего количества таких вирусных генов может помочь использовать или усилить присущие нам противовирусные свойства без необходимости разработки новых лекарств или вакцин. "Все эти элементы уже есть в нашем геноме", — говорит она.
Вирусы, которые встраивают свой генетический материал в наш геном, известны как ретровирусы. ВИЧ, вероятно, является самым известным примером; будучи встроенным в наши гены, он захватывает клеточные механизмы нашего организма для производства новых вирусов. Если они заражают сперматозоиды или ооциты, предшественники яйцеклеток, их гены становятся частью нашей ДНК и могут передаваться потомству.
Когда фрагмент вирусной ДНК встраивается в наш геном, его называют эндогенным ретровирусом (ERV). Около 8% человеческого генома состоит из последовательностей ERV, которые оказались в нашей ДНК с тех пор, как они заразили предка человека миллионы лет назад. Со временем эти гены утратили свою первоначальную вирусную функцию, но это не значит, что они не функциональны.
Чтобы выяснить, какие ERV все еще активны в человеческом организме, молекулярный биолог Седрик Фешотте из Корнельского университета и его коллеги просканировали геном человека на наличие последовательностей ERV, которые, по их мнению, могут кодировать белки. Они обнаружили 1507 таких последовательностей, около половины из которых, похоже, что-то делали в тканях человека.
Один ERV обнаружился в человеческом гене, известном как Suppressyn (SUPYN), который кодирует белок, вырабатываемый в плаценте и в ранних человеческих эмбрионах. SUPYN связывается с рецептором на поверхности клеток, известным как ASCT2 - тем же рецептором, который другой белок, полученный от ERV, под названием Syncytin, использует для формирования связей между клетками. В своей прежней жизни в качестве ретровируса Syncytin мог соединяться с клеточными мембранами и проникать в клетки; его современная форма позволяет плаценте формироваться во время развития плода, соединяя клетки вместе.
Без него эволюция плаценты, возможно, была бы невозможна. "Можно утверждать, что без ретровирусов не было бы млекопитающих", - говорит Уэлкин Джонсон, вирусолог из Бостонского колледжа. "Это почти то же самое, как если бы жизнь не развивалась так, как она развивалась".
Но ASCT2 также является "ахиллесовой пятой" для млекопитающих. Вирусы, называемые ретровирусами типа D, используют его для обхода клеточной защиты, чтобы пробраться в клетки и вызвать различные заболевания у многих животных, включая нечеловеческих приматов. (Ни один из них, однако, не заражает человека).
Фешотте говорит, что это могло стать серьезной проблемой для ранних животных, если бы у них не было способа защититься от этих ретровирусов. Защита плаценты была бы особенно важна, поскольку ретровирусы, заразившие эмбрион на ранних стадиях развития, могут попасть в сперматозоиды и яйцеклетки.
Когда Фешотте и его коллеги экспериментально заразили ретровирусами плацентарные клетки человека, они обнаружили, что SUPYN конкурирует с патогенами, блокируя рецепторы ASCT2, что делает невозможным проникновение вирусов в клетки. Клетки, похоже, включали SUPYN при обнаружении вируса, что позволяет предположить, что он кодирует противовирусный белок, сообщают сегодня исследователи в журнале Science.
Джонсон отмечает, что пока неясно, действительно ли SUPYN блокирует какие-либо вирусы у людей: Хотя ретровирусы типа D могут заражать макак и других приматов, ни один из них, похоже, не заражает человека. У авторов "есть средства и мотив; проблема в возможности", - говорит он. "Это все вина по ассоциации".
Тем не менее, Джонсон хвалит эту работу. Он отмечает, что, возможно, SUPYN эволюционировал, чтобы блокировать вирус, который сейчас вымер, или, возможно, он настолько хорош в своей работе, что не позволяет вражеским вирусам закрепиться.
Паскези добавляет, что технически впечатляет то, что авторам удалось выяснить, какой рецептор используют эти ретровирусы для проникновения в клетки. В настоящее время она работает над аналогичным исследованием по картированию одомашненных ERV в геноме человека и уже нашла около 30 рецепторов, которые, по-видимому, важны для иммунной системы человека. "Удивительно, как наше собственное тело производит все эти маленькие антивирусные препараты", - говорит она.
Сейчас команда Фешотта планирует проработать десятки других активных ретровирусов, которые они идентифицировали. Он отмечает, что, хотя Suppressyn признан функциональным геном человека, 99% других активных ERV, которые они обнаружили, выглядят как неважная ненужная ДНК, но внешность может быть обманчива. "Это сокровищница потенциальных белков", — говорит он. — По крайней мере, есть вероятность того, что эти сокровища обладают интересной активностью для медицины, физиологии или развития".
Как ранее сообщалось, ученые из британского Института исследования рака и Фонда Royal Marsden NHS Foundation заявили о том, что рак можно лечить с помощью вируса герпеса. Первые клинические испытания этого метода уже дали свои результаты: у одного пациента рак полностью исчез, а у других опухоли значительно уменьшились