Стародавній вірус із вбивці перетворився на захисника

Віруси – не завжди, і навіть далеко не завжди, вороги та вбивці. Є такі, без яких нас не було б. Причому це віруси зі страшною приставкою "ретро".

Близько 30 мільйонів років тому вірус заразив наших предків-приматів, і один із його генів застряг у їхніх геномах, пише Science. Згодом цей вірусний ген "одомашнився". Він допомагав приматам боротися з іншими вірусами, не дозволяючи їм проникати у клітини. Цей корисний "загарбник", відомий як Suppressyn (SUPYN), існує і сьогодні, і він, як і раніше, допомагає нам. Нове дослідження показує, що цей вірус може допомогти плаценті захистити ембріони від вірусної інфекції.

"Ця гарна історія підкріплена дуже переконливими експериментами", - каже Джулія Паскесі, еволюційний біолог з Університету Колорадо в Боулдері, яка не брала участі у роботі. За її словами, виявлення більшої кількості таких вірусних генів може допомогти використати чи посилити властиві нам противірусні властивості без необхідності розробки нових ліків чи вакцин. "Усі ці елементи вже є у нашому геномі", - каже вона.

Віруси, які вбудовують свій генетичний матеріал у наш геном, відомі як ретровіруси. ВІЛ, ймовірно, є найвідомішим прикладом; будучи вбудованим у наші гени, він захоплює клітинні механізми нашого організму для нових вірусів. Якщо вони заражають сперматозоїди чи ооцити, попередники яйцеклітин, їх гени стають частиною нашої ДНК і можуть передаватися потомству.

Коли фрагмент вірусної ДНК вбудовується в геном, його називають ендогенним ретровірусом (ERV). Близько 8% людського геному складається з послідовностей ERV, які опинилися в нашій ДНК з того часу, як вони заразили предка людини мільйони років тому. Згодом ці гени втратили свою початкову вірусну функцію, але це означає, що де вони функціональні.

Щоб з'ясувати, які ERV ще активні в людському організмі, молекулярний біолог Седрік Фешотте з Корнельського університету та його колеги просканували геном людини на наявність послідовностей ERV, які, на їхню думку, можуть кодувати білки. Вони виявили 1507 таких послідовностей, близько половини з яких, схоже, щось робили у тканинах людини.

Один ERV виявився в людському гені, відомому як Suppressyn (SUPYN), який кодує білок, що виробляється в плаценті та ранніх людських ембріонах. SUPYN зв'язується з рецептором поверхні клітин, відомим як ASCT2 - тим самим рецептором, який інший білок, отриманий від ERV, під назвою Syncytin, використовує для формування зв'язків між клітинами. У своєму колишньому житті як ретровірус Syncytin міг з'єднуватися з клітинними мембранами і проникати в клітини; його сучасна форма дозволяє формуватися плаценті під час розвитку плода, з'єднуючи разом клітини.

Без нього еволюція плаценти, можливо, була б неможлива. "Можна стверджувати, що без ретровірусів не було б ссавців", - каже Уелкін Джонсон, вірусолог із Бостонського коледжу. "Це майже те ж саме, якби життя не розвивалося так, як воно розвивалося".

Але ASCT2 також є "ахіллесовою п'ятою" для ссавців. Віруси, які називають ретровірусами типу D, використовують його для обходу клітинного захисту, щоб пробратися в клітини і викликати різні захворювання у багатьох тварин, включаючи нелюдських приматів. (Жоден із них, однак, не заражає людину).

Фешотте каже, що це могло стати серйозною проблемою для ранніх тварин, якби вони не мали способу захиститися від цих ретровірусів. Захист плаценти був би особливо важливий, оскільки ретровіруси, що заразили ембріон на ранніх стадіях розвитку, можуть потрапити в сперматозоїди та яйцеклітини.

Коли Фешотте та його колеги експериментально заразили ретровірусами плацентарні клітини людини, вони виявили, що SUPYN конкурує з патогенами, блокуючи рецептори ASCT2, що унеможливлює проникнення вірусів у клітини. Клітини, схоже, включали SUPYN при виявленні вірусу, що дозволяє припустити, що кодує противірусний білок, повідомляють сьогодні дослідники в журналі Science.

Джонсон зазначає, що поки неясно, чи дійсно SUPYN блокує якісь віруси у людей: Хоча ретровіруси типу D можуть заражати макак та інших приматів, жоден з них, схоже, не заражає людину. У авторів "є засоби та мотив; проблема у можливості", - каже він. "Це все вина з асоціації".

Тим не менш, Джонсон хвалить цю роботу. Він зазначає, що, можливо, SUPYN еволюціонував, щоб блокувати вірус, який зараз вимер, або, можливо, він настільки гарний у своїй роботі, що не дозволяє ворожим вірусам закріпитися.

Паскезі додає, що технічно вражає те, що авторам вдалося з'ясувати, який рецептор використовують ці ретровіруси для проникнення клітин. В даний час вона працює над аналогічним дослідженням з картування одомашнених ERV в геномі людини і вже знайшла близько 30 рецепторів, які, мабуть, важливі для імунної системи людини. "Дивно, як наше власне тіло виробляє всі ці маленькі антивірусні препарати", - каже вона.

Наразі команда Фешотта планує опрацювати десятки інших активних ретровірусів, які вони ідентифікували. Він зазначає, що хоча Suppressyn визнаний функціональним геном людини, 99% інших активних ERV, які вони виявили, виглядають як неважлива непотрібна ДНК, але зовнішність може бути оманлива. "Це скарбниця потенційних білків", - каже він. — Принаймні, є ймовірність того, що ці скарби мають цікаву активність для медицини, фізіології чи розвитку».

Як раніше повідомлялося, вчені з британського Інституту дослідження раку та Фонду Royal Marsden NHS Foundation заявили про те, що рак можна лікувати за допомогою вірусу герпесу. Перші клінічні випробування цього методу вже дали свої результати: в одного пацієнта рак повністю зник, а в інших пухлин значно зменшився.