Το αρχαίο ιικό DNA προστατεύει τον άνθρωπο από μόλυνση

Το ιικό DNA στο ανθρώπινο γονιδίωμα, ενσωματωμένο εκεί από αρχαίες λοιμώξεις, δρα ως αντιικό που προστατεύει τα ανθρώπινα κύτταρα από ορισμένους σύγχρονους ιούς, σύμφωνα με νέα έρευνα.

Η εργασία, “Evolution and Antiviral Activity of a Human Protein of Retroviral Origin”, που δημοσιεύτηκε στις 28 Οκτωβρίου στο Science, παρέχει απόδειξη αρχής για αυτήν την εργασία.

Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι θραύσματα αρχαίου ιικού DNA – που ονομάζονται ενδογενείς ρετροϊοί – στο γονιδίωμα ποντικών, κοτόπουλων, γατών και προβάτων προσδίδουν ανοσία έναντι των σύγχρονων ιών που προέρχονται έξω από το σώμα εμποδίζοντάς τους να εισέλθουν στα κύτταρα ξενιστές. Αν και αυτή η μελέτη διεξήχθη με ανθρώπινα κύτταρα σε καλλιέργεια στο εργαστήριο, υποδηλώνει ότι η αντιική επίδραση των ενδογενών ρετροϊών πιθανώς υπάρχει και στους ανθρώπους.

Αυτή η έρευνα είναι σημαντική επειδή περαιτέρω έρευνα θα μπορούσε να αποκαλύψει μια συλλογή από φυσικά απαντώμενες αντιικές πρωτεΐνες που θα οδηγούσαν σε θεραπείες χωρίς τις παρενέργειες της αυτοανοσίας. Αυτή η εργασία προτείνει τη δυνατότητα ενός γονιδιωματικού αμυντικού συστήματος που δεν έχει χαρακτηριστεί, αλλά θα μπορούσε να είναι πολύ διαδεδομένο.

«Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι στο ανθρώπινο γονιδίωμα, έχουμε μια δεξαμενή πρωτεϊνών που έχουν τη δυνατότητα να μπλοκάρουν ένα ευρύ φάσμα ιών», δήλωσε ο Cedric Feschut, καθηγητής μοριακής βιολογίας και γενετικής στο College of Agriculture and Life Sciences. John Frank, Ph.D. ’20, πρώην μεταπτυχιακός φοιτητής στο εργαστήριο του Feschotte και τώρα μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Yale, είναι ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης.

Οι ενδογενείς ρετροϊοί αποτελούν περίπου το 8 τοις εκατό του ανθρώπινου γονιδιώματος—τουλάχιστον τέσσερις φορές την ποσότητα του DNA που συνθέτει τα γονίδια που κωδικοποιούν τις πρωτεΐνες. Οι ρετροϊοί εισάγουν το RNA τους στο κύτταρο ξενιστή, το οποίο μετατρέπεται σε DNA και ενσωματώνεται στο γονιδίωμα του ξενιστή. Στη συνέχεια το κύτταρο ακολουθεί τις γενετικές οδηγίες και παράγει περισσότερο ιό.

Με αυτόν τον τρόπο, ο ιός πειράζει τον μηχανισμό μεταγραφής του κυττάρου για να αναπαραχθεί. Κανονικά, οι ρετροϊοί μολύνουν κύτταρα που δεν μεταφέρονται από γενιά σε γενιά, αλλά μερικά μολύνουν γεννητικά κύτταρα, όπως τα ωάρια ή το σπέρμα, που ανοίγει την πόρτα για το DNA του ρετροϊού να περάσει από τον γονέα στους απογόνους και τελικά σε μόνιμες συσκευές. το κύτταρο. Το γονιδίωμα του ξενιστή

Για να εισέλθουν οι ρετροϊοί σε ένα κύτταρο, μια ιική πρωτεΐνη περιβλήματος συνδέεται με έναν υποδοχέα στην επιφάνεια του κυττάρου, όπως ένα κλειδί σε μια κλειδαριά. Αυτός ο φάκελος είναι επίσης γνωστός ως πρωτεΐνη ακίδας για ορισμένους ιούς όπως ο SARS-CoV-2.

Σε αυτή τη μελέτη, ο Frank, ο Feschut και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν υπολογιστική γονιδιωματική για να σαρώσουν το ανθρώπινο γονιδίωμα και να καταλογίσουν όλες τις πιθανές αλληλουχίες κωδικοποίησης πρωτεΐνης περιβλήματος ρετροϊού που μπορεί να έχουν διατηρήσει τη δραστηριότητα δέσμευσης υποδοχέα. Στη συνέχεια πραγματοποίησαν περαιτέρω δοκιμές για να προσδιορίσουν ποια από αυτά τα γονίδια ήταν ενεργά -δηλαδή η έκφραση των προϊόντων γονιδίου του φακέλου του ρετροϊού- σε συγκεκριμένους τύπους ανθρώπινων κυττάρων.

«Βρήκαμε σαφείς ενδείξεις έκφρασης και πολλά από αυτά εκφράζονται στο πρώιμο έμβρυο και στα γεννητικά κύτταρα και ένα υποσύνολο εκφράζεται σε κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος μετά τη μόλυνση», είπε ο Feschut.

Όταν οι ερευνητές εντόπισαν αντιικές πρωτεΐνες του περιβλήματος που εκφράζονται σε διαφορετικά πλαίσια, εστίασαν σε μία που ονομάζεται Suppressyn, επειδή ένας υποδοχέας που ονομάζεται ASCT2 ήταν γνωστό ότι δεσμεύει το κυτταρικό σημείο εισόδου μιας διαφορετικής ομάδας ιών που ονομάζονται ρετροϊοί τύπου D. Το Suppressyn έδειξε υψηλό επίπεδο έκφρασης στον πλακούντα και στα αρχικά στάδια της ανάπτυξης του ανθρώπινου εμβρύου.

Στη συνέχεια πραγματοποίησαν πειράματα σε κύτταρα από τον ανθρώπινο πλακούντα, καθώς ο πλακούντας είναι κοινός στόχος για τους ιούς.

Τα κύτταρα εκτέθηκαν σε έναν ρετροϊό τύπου D που ονομάζεται RD114, ο οποίος μολύνει φυσικά είδη αιλουροειδών όπως η οικόσιτη γάτα. Ενώ άλλοι τύποι ανθρώπινων κυττάρων που δεν εκφράζουν το Supressyn μπορούν εύκολα να μολυνθούν, τα βλαστοκύτταρα του πλακούντα και του εμβρύου δεν μολύνθηκαν. Όταν οι ερευνητές εξάντλησαν πειραματικά τα κύτταρα του πλακούντα του Supressyn, έγιναν ευαίσθητα στη μόλυνση από RD114. Όταν το Suppressyn τοποθετήθηκε ξανά στα κύτταρα, ανέκτησαν αντίσταση.

Επιπλέον, οι ερευνητές πραγματοποίησαν αντίστροφα πειράματα χρησιμοποιώντας μια εμβρυϊκή κυτταρική σειρά νεφρού που είναι συνήθως ευαίσθητη στο RD114. Όταν οι ερευνητές εισήγαγαν πειραματικά το Suppressyn σε αυτά τα κύτταρα, τα κύτταρα έγιναν ανθεκτικά.

Αυτή η μελέτη δείχνει πώς μια ανθρώπινη πρωτεΐνη ρετροϊικής προέλευσης μπλοκάρει έναν κυτταρικό υποδοχέα που επιτρέπει την είσοδο του ιού και τη μόλυνση από ένα ευρύ φάσμα ρετροϊών που βρίσκονται σε πολλά μη ανθρώπινα είδη. Με αυτόν τον τρόπο, οι αρχαίοι ρετροϊοί που ενσωματώνονται στο ανθρώπινο γονιδίωμα παρέχουν έναν μηχανισμό για την προστασία του αναπτυσσόμενου εμβρύου από μόλυνση από σχετικούς ιούς, είπε ο Feschut.

Μελλοντικές εργασίες θα εξετάσουν την αντιική δράση άλλων πρωτεϊνών που προέρχονται από το φάκελο που κωδικοποιούνται στο ανθρώπινο γονιδίωμα, είπε.

Αναφορά: Frank JA, Singh M, Cullen HB, et al. Εξέλιξη και αντιική δράση ανθρώπινης πρωτεΐνης ρετροϊικής προέλευσης. Επιστήμη. 2022; 378 (6618): 422-428. doi: 10.1126/science.abq7871

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύεται παρακάτω Υλικά. Σημείωση: Τα περιεχόμενα ενδέχεται να έχουν τροποποιηθεί ως προς τη διάρκεια και το περιεχόμενο. Για περισσότερες πληροφορίες, επικοινωνήστε με την αναφερόμενη πηγή.

Leave a Comment