Около 30 миллионов лет назад вирус заразил наших предков-приматов, и один из его генов застрял в их геномах.
Со временем этот вирусный ген стал "одомашненным", он помогал приматам бороться с другими вирусами, не позволяя им проникать в клетки. Этот 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.
"Это красивая история, подкрепленная очень сильными экспериментами", - говорит Джулия Паскеси, эволюционный биолог из Университета Колорадо, которая не принимала участия в работе. По ее словам, обнаружение большего количества таких вирусных генов может помочь нам использовать или усилить присущие нам противовирусные свойства без необходимости разработки новых препаратов или вакцин. "Все эти элементы уже есть в нашем геноме".
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 бесполезны.
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, выполняли какие-то функции 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, порожденный ERV, под названием Syncytin, использует для формирования связей между клетками. В своей прошлой 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", - утверждает 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 приматов. (Ни один из них, однако, не заражает человека). Фешотте считает, 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 инфицировали 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, сообщили исследователи на прошедшей неделе 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 инфицирует человека. Джонсон отмечает, что, возможно, SUPYN эволюционировал, чтобы блокировать вирус, который сейчас вымер, или, возможно, он настолько хорош в своей работе, что не позволяет враждебным вирусам закрепиться.
Паскеси 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.
Теперь сотрудники группы Фешотта планируют проанализировать 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 несущественная нежелательная 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".
