Ендогенні ретровіруси

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Ендогенні ретровіруси

Віруси, що містяться в геномі, називаються ендогенними, тобто внутрішніми, ретровірусами. Вони відносяться до групи ретровірусів, що отримала своє ім'я за спроможність повертати назад процес транскрипції. Біля 1 % людського геному займають ендогенні ретровіруси, загалом таких послідовностей в ДНК кожної людини біля 30000. Виявляється, наш геном наскрізь пронизаний вірусами, а точніше ретровирусами. "Ретро-" - не тому, що вік цих вірусів досягає 100 млн. років, а тому що з латинської "retro" перекладається як "зворотний" (характерною рисою сімейства є наявність у складі віріона РНК-залежної ДНК-полімерази, інакше званої зворотною транскриптазою). Деякі із цих вірусів зустрічаються тільки у людини. Інші послідовності зустрічаються тільки у шимпанзе і у людини (там самим підтверджується походження людини і шимпанзе від одного предка).

«Сміттєві послідовності», - ненаукова, але дуже поширена назва тих ділянок ДНК, які не несуть генів і чия функція ще невідома або встановлена не повністю. Але хіба може так статися в мудрій Природі: велика частина геному - сміття? І так, і ні.

Дослідників привабила якась ділянка людської ДНК: незважаючи на те що ця ділянка не містить генів, вона практично в незмінному вигляді присутня в геномах досить далеких родичів Homo sapiens - мишей і щурів. Шляхи приматів і гризунів розійшлися 80 мільйонів років тому, і якщо б ця ділянка не представляла ніякої цінності, то зміни були б куди помітнішими. Раз фрагмент виявився стійким в еволюції, значить він для чогось потрібен. Але навіщо? Щоб розібратися в цьому, вчені вирішили повністю видалити цю ділянку з мишачого ДНК і подивитися, що ж зміниться. Результат виявився абсолютно несподіваним: не змінилося нічого! Миші, які брали участь в цьому експерименті, нічим не відрізнялися від контрольних. Тварини пройшли повну диспансеризацію, були дослідженими вздовж і впоперек, за ними велося ретельне спостереження, але нічого суттєвого, що відрізняло б їх від звичайних мишей, виявлено не було. Це вражало: мало того що було вилучено достатньо великий фрагмент ДНК, так ще і за всіма непрямими ознаками, якими керувалися вчені при плануванні експерименту, цей фрагмент повинен був мати важливу функцію! А миші і без нього чудово себе почували і давали потомство.

2. Як ЕРВ потрапило в наш організм?

Так як ретровіруси мають тільки РНК, вони змушені для відтворення вводити весь свій генетичний матеріал в ДНК хозяїна, як це робить найвідоміший в наш час ретровірус - вірус імунодефіциту людини ВІЛ, що викликає СНІД. Як тільки ретровірус потрапляє в клітину, він тут же виробляє ДНК-копію свого генома, яку вбудовує в ДНК клітини. Але найцікавіше відбувається тоді, коли ретровірус потрапляє в статеву клітину. У такому випадку, якщо носій встоїть перед атакою вірусу і виживе, вбудовану ДНК успадкують його майбутні покоління! Тепер для Вас не секрет, яким чином древні ретровіруси потрапили в нашу ДНК.

3. Вони серед нас

Погляньмо ближче на одну з дуже цікавих груп послідовностей, яка відноситься до так званого сміття. Багато хто і не підозрює, що в той час як людство всіма силами намагається позбавити себе від вірусів, ворог уже спокійнісінько розташувався в самому нашому геномі. Причому віруси мають у людській ДНК вельми солідне представництво - вони займають близько 8% всієї ДНК, так що, можна сказати, людина походить не тільки від мавпи, а й, якоюсь мірою, від вірусу.

Крім ендогенних, до групи ретровірусів входять також екзогенні віруси, з яких найбільш відомий вірус імунодефіциту людини (ВІЛ), асоційований з синдромом набутого імунодефіциту (СНІД).

Ендо-і екзогенні ретровіруси мають різні стратегії розповсюдження. Екзогенні ретровіруси інфікують соматичні (нестатеві) клітини заражених особин. У цьому випадку провірус передасться нащадкам клітини, в якій він опинився, але не нащадкам організму. Ендогенним, навпаки, колись вдалося заразити саме статеві клітини, в результаті чого вони міцно закріпилися в геномі. За багато мільйонів років, що минули з моменту закріплення в геномі людини ендогенним вірусам, більшість з них повністю втратила активність. Багато з них ослабли в результаті мутацій, багато втратили фрагменти генів або навіть всі гени. Тільки характерні для ретровірусів мотиви ДНК нагадують про войовниче минуле їхніх прабатьків.

Отже, тепер ми знаємо, що на 8% складаємося з вірусів, ну і що нам з того? Добре це чи погано?

4. ЕРВ в організмі людини

ЕРВ присутні в нас з моменту зачаття і, як ви побачите, мають безпосереднє відношення до самого факту нашої появи на світ. Забігаючи наперед, скажу, що вчені знайшли безліч свідчень того, що плацента має вірусне походження, приклад співпраці - ЕРВ бореться із собі подібними, тим самим захищаючи від них господаря. Якщо один вірус вже проник в клітину, то він, як правило, намагається не допустити повторного зараження, щоб не довелося ділитися ресурсами. У 1996 році була опублікована робота, яка доводить, що ЕРВ можуть захистити клітину від ретровірусної інфекції. Британські вчені виявили, що клітини мишей, які містять ЕРВ ERV-L, стійкі до зараження вірусом лейкемії мишей. А вже відомий нам вірус HERV-W захищає клітини людини від вірусу некрозу селезінки.

На цих прикладах видно, що за довгі мільйони років співіснування вірусного і людського геномів між ними можуть сформуватися партнерські відносини. З одного боку, вірус зберігає частину своєї активності, з іншого, організм вчиться обертати шкоду на благо. Корисна функція, принесена вірусом і дає організму переваги, які закріплюються і підтримуються в процесі відбору. Тому якщо порівняти, наприклад, ЕРВ різних приматів, причетних до утворення плаценти, можна побачити, що їх послідовності схожі одна на одну: у результаті відбору вони ніби законсервувалися. А ось ЕРВ, які не знайшли своєї ніші в організмі, змінюються з часом куди сильніше. Мутації, що накопичуються мільйони років, врешті-решт повністю позбавляють їх активності, але це проходить для організму непомітно.

5. Наслідки ЕРВ

Чи викликають ЕРВ хвороби? Сформулювати докладну і однозначну відповідь поки неможливо, але, швидше за все, вона виявиться позитивною. Що ж за хвороби можуть викликати віруси, які завжди з нами? Є цікаве міркування, що пов'язує спосіб зараження з типом захворювання. Чи може вірус, чий спосіб зараження полягає в передачі у спадщину, викликати швидку загибель господаря? Ні, тому що господар повинен встигнути дорослішати і залишити хворе потомство. Викликати миттєву смерть можуть дозволити собі тільки дуже заразні збудники, яким для розповсюдження не потрібна мобільність носія. Так, наприклад, холерний вібріон поширюється через заражену воду. Вода виконує всі транспортні функції, доставляючи бактерію до нової жертви. А ось тим вірусам, яким потрібна якась активність з боку хворого, доведеться тримати себе в руках.

Вірус грипу почекає, поки його жертва ще день сходить на роботу, незважаючи на невеликий нежить, ВІЛ затамовується, поки носій не передасть його статевим шляхом, а ЕРВ, слідуючи цій логіці, повинні ховатися ще довше, викликаючи тільки хвороби, які повільно розвиваються, хвороби, які не повинні перешкодити носію розмножуватися. Таких відносно пізніх хвороб досить багато, і в даний момент ЕРВ підозрюються в причетності, принаймні, до десятка з них.

сміттєвий ретровірус ген клітина

6. Хвороби чи користь?

Вчені, які займаються тими багатофакторними хворобами, які на даний момент найбільш активно досліджують, рано чи пізно натикаються на присутність ЕРВ в тканинах хворих людей. Сліди активації ЕРВ були знайдені у пацієнтів, які страждають на цукровий діабет, розсіяний склероз, шизофренію, системний червоний вовчак, різними видами ракових захворювань. Докази начебто є, але в кожному випадку їх недостатньо, щоб довести, що пробудження ЕРВ було саме однією з причин, а не наслідком хвороби.

Цікаво відзначити, що у випадку розсіяного склерозу підозрюваним виступає вже відомий нам синцитин. Отже, білок, без якого неможливо з'явися на світ, згодом може виявитися згубним. Виходить, що вигода від використання синцитину для регуляції утворення плаценти переважила можливі віддалені негативні прояви - такий своєрідний компроміс між людиною і ЕРВ. Цей приклад показує, як в результаті спільної еволюції система «організм - паразит» приходить до рівноваги. Однак не треба забувати, що завжди є небезпека нового зараження. Так, наприклад, напрямок у хірургії , який зараз бурхливо розвивається - пересадка пацієнтам органів тварин (ксенотрансплантологія) - може призвести до передачі людині чужих ЕРВ, які, змішавшись з людськими, в один прекрасний момент утворять нові віруси з новою симптоматикою і спектром господарів.

Отже, ми почали з того, що ЕРВ - один з типів послідовності, які відносяться до «сміттєвої» ДНК. На перший погляд так воно і виглядає, але, погодьтеся, у світлі всього вищесказаного називати ЕРВ сміттям зовсім несправедливо. Так, роль ЕРВ в еволюції і їхні функції поки достатньо не вивчені, але можна сказати напевно, що ми ще багато чого довідаємося про цю групу вірусів, яка стала одним цілим з геномом. Відносини між людиною і ЕРВ можна назвати заплутаними, але мова тут не про результат, а про процес. Еволюція людського геному триває, і ЕРВ вносять в неї той елемент випадковості, який може і погубити вид, і вивести його на новий рівень розвитку.

Размещено на Allbest.ru