Οι άνθρωποι είναι 8% ιοί – πώς το αρχαίο ιικό DNA στο γονιδίωμά μας παίζει ρόλο στην ασθένεια και την ανάπτυξη

Υπολείμματα αρχαίων πανδημιών ιών με τη μορφή αλληλουχιών ιικού DNA που είναι ενσωματωμένες στο γονιδίωμά μας εξακολουθούν να είναι ενεργά σε υγιείς ανθρώπους, σύμφωνα με νέα έρευνα που δημοσιεύσαμε πρόσφατα οι συνάδελφοί μου και εγώ.

Οι HERV, ή οι ανθρώπινοι ενδογενείς ρετροϊοί, αποτελούν περίπου το οκτώ τοις εκατό του ανθρώπινου γονιδιώματος, που έχει απομείνει από μολύνσεις που υπέστησαν οι πρόγονοι των ανθρώπινων πρωτευόντων πριν από εκατομμύρια χρόνια. Έγιναν μέρος του ανθρώπινου γονιδιώματος λόγω του τρόπου με τον οποίο αναπαράγονταν.

Όπως ο σύγχρονος HIV, αυτοί οι αρχαίοι ρετροϊοί έπρεπε να εισάγουν το γενετικό τους υλικό στο γονιδίωμα του ξενιστή τους για να αναπαραχθούν. Συνήθως, αυτός ο τύπος ιικού γενετικού υλικού δεν μεταδίδεται από τη μια γενιά στην άλλη. Όμως ορισμένοι αρχαίοι ρετροϊοί απέκτησαν την ικανότητα να μολύνουν γεννητικά κύτταρα, όπως τα ωάρια ή το σπέρμα, τα οποία περνούν το DNA τους στις μελλοντικές γενιές. Στοχεύοντας τα γεννητικά κύτταρα, αυτοί οι ρετροϊοί ενσωματώθηκαν στο γονιδίωμα των ανθρώπινων προγόνων για εκατομμύρια χρόνια και μπορεί να έχουν επιπτώσεις στον τρόπο με τον οποίο οι ερευνητές εξετάζουν και δοκιμάζουν για ασθένειες σήμερα.

Ενεργά ιικά γονίδια στο ανθρώπινο γονιδίωμα

Οι ιοί εισάγουν το γονιδίωμά τους στον ξενιστή τους με τη μορφή προϊού. Σήμερα, υπάρχουν περίπου 30 διαφορετικοί τύποι ενδογενών ρετροϊών στον άνθρωπο, που ανέρχονται σε 60.000 προϊούς στο ανθρώπινο γονιδίωμα. Δείχνουν τη μακρά ιστορία πολλών επιδημιών στις οποίες έχει εκτεθεί η ανθρωπότητα κατά τη διάρκεια της εξέλιξης. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτοί οι ιοί κάποτε μόλυναν ευρέως τον πληθυσμό, καθώς έχουν βρεθεί όχι μόνο στο ανθρώπινο γονιδίωμα αλλά και στο γονιδίωμα των χιμπατζήδων, των γορίλων και άλλων θηλαστικών.

Έρευνες από το εργαστήριό μας και άλλα έχουν δείξει ότι τα γονίδια HERV είναι ενεργά σε άρρωστους ιστούς όπως οι όγκοι καθώς και κατά τη διάρκεια της ανθρώπινης εμβρυϊκής ανάπτυξης. Ωστόσο, ήταν ακόμη σε μεγάλο βαθμό άγνωστο πόσο ενεργά είναι τα γονίδια HERV στον υγιή ιστό.

Για να απαντήσει σε αυτή την ερώτηση, το εργαστήριό μας αποφάσισε να επικεντρωθεί σε μια ομάδα HERV που ονομάζεται HML-2. Αυτή η ομάδα είναι η πιο πρόσφατα ενεργή μεταξύ των HERVs, αφού εξαφανίστηκε πριν από λιγότερο από πέντε εκατομμύρια χρόνια. Ακόμη και τώρα, ορισμένοι από τους προϊούς του στο ανθρώπινο γονιδίωμα εξακολουθούν να διατηρούν την ικανότητα να παράγουν ιικές πρωτεΐνες.

Εξετάσαμε το γενετικό υλικό σε μια βάση δεδομένων που περιείχε περισσότερα από 14.000 δείγματα ιστού που δόθηκαν από όλο το σώμα. Αναζητήσαμε αλληλουχίες που ταίριαζαν με κάθε προϊό HML-2 στο γονιδίωμα και βρήκαμε 37 διαφορετικούς προϊούς HML-2 που ήταν ακόμα ενεργοί. Και τα 54 δείγματα ιστού που αναλύσαμε είχαν στοιχεία για τη δραστηριότητα ενός ή περισσότερων από αυτούς τους προϊούς. Επιπλέον, κάθε δείγμα ιστού περιείχε γενετικό υλικό από τουλάχιστον έναν προϊό που μπορούσε να παράγει ιικές πρωτεΐνες.

Ο ρόλος των HERVs στην ανθρώπινη υγεία και ασθένειες

Το γεγονός ότι χιλιάδες θραύσματα αρχαίων ιών εξακολουθούν να υπάρχουν στο ανθρώπινο γονιδίωμα και μπορούν ακόμη και να παράγουν πρωτεΐνες έχει προσελκύσει την προσοχή των ερευνητών, ειδικά επειδή οι σχετικοί ιοί είναι ακόμη ενεργοί και μπορούν να προκαλέσουν καρκίνο του μαστού και ασθένειες που μοιάζουν με AIDS στα ζώα .

Το εάν τα γενετικά υπολείμματα ενδογενών ανθρώπινων ρετροϊών μπορούν να προκαλέσουν ασθένεια στους ανθρώπους είναι ακόμα υπό μελέτη. Οι ερευνητές έχουν εντοπίσει σωματίδια ιού όπως το HML-2 σε καρκινικά κύτταρα και η παρουσία γενετικού υλικού HERV σε άρρωστους ιστούς έχει συνδεθεί με ασθένειες όπως η νόσος του Lou Gehrig ή η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση, καθώς και η σκλήρυνση κατά πλάκας, ακόμη και η σχιζοφρένεια.

Η μελέτη μας προσθέτει μια νέα οπτική γωνία σε αυτά τα δεδομένα δείχνοντας ότι τα γονίδια HERV υπάρχουν ακόμη και σε υγιείς ιστούς. Αυτό σημαίνει ότι η παρουσία του HERV RNA μπορεί να μην είναι επαρκής για να συνδέσει τον ιό με μια ασθένεια.

Είναι σημαντικό ότι σημαίνει επίσης ότι τα γονίδια ή οι πρωτεΐνες HERV ενδέχεται να μην είναι πλέον καλοί στόχοι για φάρμακα. Τα HERVs έχουν διερευνηθεί ως στόχος για μια σειρά πιθανών φαρμάκων, συμπεριλαμβανομένων των αντιρετροϊκών φαρμάκων, των αντισωμάτων για τον καρκίνο του μαστού και των θεραπειών με κύτταρα Τ για το μελάνωμα. Οι θεραπείες που χρησιμοποιούν γονίδια HERV ως βιοδείκτες καρκίνου πρέπει επίσης να λαμβάνουν υπόψη τη δραστηριότητά τους σε υγιή ιστό.

Από την άλλη πλευρά, η έρευνά μας δείχνει επίσης ότι τα HERV μπορούν να είναι χρήσιμα ακόμη και για τους ανθρώπους. Το πιο διάσημο HERV στο γονιδίωμα του ανθρώπου και των ζώων είναι η συνκυτίνη, ένα γονίδιο που προέρχεται από έναν αρχαίο ρετροϊό που παίζει σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό του πλακούντα. Η εγκυμοσύνη σε όλα τα θηλαστικά εξαρτάται από την πρωτεΐνη που προέρχεται από τον ιό που κωδικοποιείται σε αυτό το γονίδιο.

Ομοίως, τα ποντίκια, οι γάτες και τα πρόβατα βρήκαν επίσης έναν τρόπο να χρησιμοποιούν ενδογενείς ρετροϊούς για να προστατευτούν από τον αρχικό αρχαίο ιό που τους δημιούργησε. Ενώ αυτά τα ενσωματωμένα ιικά γονίδια δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν τον μηχανισμό του ξενιστή τους για να δημιουργήσουν έναν πλήρη ιό, αρκετά από τα κατεστραμμένα θραύσματά τους κυκλοφορούν στο σώμα για να συνεχίσουν τον κύκλο αντιγραφής του προγονικού τους ιού εάν ο ξενιστής τον συναντήσει. Οι επιστήμονες θεωρούν ότι ένα HERV μπορεί να έπαιξε αυτόν τον προστατευτικό ρόλο στους ανθρώπους πριν από εκατομμύρια χρόνια. Η μελέτη μας υπογραμμίζει πολλά άλλα HERV που το ανθρώπινο σώμα θα μπορούσε να έχει διεκδικήσει πρόσφατα ή να έχει επιλέξει για τον ίδιο σκοπό.

Άγνωστοι παραμένουν

Η έρευνά μας αποκαλύπτει ένα μέχρι τώρα άγνωστο επίπεδο δραστηριότητας του HERV στο ανθρώπινο σώμα, εγείροντας τόσα ερωτήματα όσες απαντά.

Υπάρχουν ακόμη πολλά να μάθουμε για τους αρχαίους ιούς που παραμένουν στο ανθρώπινο γονιδίωμα, συμπεριλαμβανομένου του εάν η παρουσία τους είναι ευεργετική και ποιοι μηχανισμοί οδηγούν τη δραστηριότητά τους. Θα είναι επίσης σημαντικό να δούμε εάν κάποιο από αυτά τα γονίδια μεταφράζεται πράγματι σε πρωτεΐνες.

Η απάντηση σε αυτές τις ερωτήσεις θα μπορούσε να αποκαλύψει άγνωστες προηγουμένως λειτουργίες αυτών των αρχαίων ιικών γονιδίων και να βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν πώς το ανθρώπινο σώμα έχει ανταποκριθεί στην εξέλιξη παράλληλα με αυτά τα υπολείμματα αρχαίων επιδημιών.

Αυτό το άρθρο έχει αναδημοσιευτεί από Συνομιλία Κάτω από την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Πίστωση εικόνας: Pete 😀 Από το Pixabay

Leave a Comment