Людзі не існаваў бы без вірусы таму што вірусны бялок гуляе ключавую ролю ў развіцці чалавек эмбрыён. Аднак часам яны ствараюць пагрозу існаванню ў выглядзе хвароб, як у выпадку цяперашняй пандэміі COVID-19. Як ні дзіўна, вірусы складаюць ~8% нашага геному, які быў набыты ў ходзе эвалюцыі, што робіць нас «практычна хімерай».
Самае ганебнае і страшнае слова 2020 года, без сумневу, "вірус'. Раман коронавирус нясе адказнасць за цяперашнюю беспрэцэдэнтную хваробу COVID-19 і амаль блізкі крах сусветнай эканомікі. Усё гэта выклікана малюсенькай часціцай, якая нават не лічыцца «паўнавартаснай», таму што знаходзіцца ў нефункцыянальным стане за межамі гаспадара, а захоўваецца толькі ўнутры пасля заражэння гаспадара. Больш здзіўляе і шакуе той факт, што людзей былі носьбітамі вірусных «генаў» з спрадвечных часоў і ў цяперашні час вірусныя гены складаюць ~8% ад чалавек геном (1). Каб паказаць гэта ў перспектыве, толькі ~1% чалавек геном функцыянальна актыўны, адказвае за стварэнне бялкоў, якія вызначаюць, хто мы ёсць.
Гісторыя адносін паміж людзей і вірусы пачалося 20-100 мільёнаў гадоў таму, калі нашы продкі заразіліся вірусы. Кожнае сямейства эндагенных рэтравірусаў паходзіць ад адной інфекцыі зародкавых клетак экзагенным рэтравірусам, які пасля інтэграцыі ў нашага продка пашырыўся і развіваўся (2). Размнажэнне з наступнай гарызантальнай перадачай ад бацькоў да нашчадкаў, і сёння мы маем гэтыя вірусныя геномы, убудаваныя ў нашу ДНК як чалавек эндагенныя рэтравіруса (HERV). Гэта бесперапынны працэс і можа нават адбывацца ў дадзены момант. У ходзе эвалюцыі гэтыя HERV набылі мутацыі, стабілізаваліся ў чалавек геному і страцілі здольнасць выклікаць захворванне. Эндагенныя рэтравірусы прысутнічаюць не толькі ў людзей але ўсюдыісныя ва ўсіх жывых арганізмах. Усе гэтыя эндагенныя рэтравірусы, згрупаваныя ў тры класы (клас I, II і III), якія сустракаюцца ў розных відаў жывёл, дэманструюць філагенетычныя адносіны, заснаваныя на падабенстве іх паслядоўнасці (3), як паказана на малюнку ніжэй. HERV ставяцца да групы I класа.
З розных убудаваных рэтравірусаў, якія прысутнічаюць у чалавек геном, класічны прыклад, які варта згадаць тут, - гэта рэтравірусны бялок, які з'яўляецца вельмі фузагенным бялком абалонкі, які называецца синцитин (5), першапачатковая функцыя якога ў вірус павінен быў злівацца з клеткамі гаспадара, каб выклікаць інфекцыю. Цяпер гэты бялок адаптаваны ў людзей для фарміравання плацэнты (зліццё клетак для стварэння шмат'ядравых клетак), якая не толькі забяспечвае плод харчаваннем ад маці падчас цяжарнасці, але і абараняе плод ад імуннай сістэмы маці з-за імунасупрэсіўнай прыроды бялку синцитина. Гэты канкрэтны HERV даказаў сваю карысць для чалавек расы, вызначаючы само яе існаванне.
HERV таксама ўдзельнічаюць у забеспячэнні прыроджанага імунітэту гаспадара, прадухіляючы далейшае заражэнне роднаснымі вірусы або памяншэнне цяжару захворвання пры паўторным заражэнні падобным тыпам вірусы. Агляд Кацуракіса і Асвада (2016) за 6 год апісвае, што эндагенныя вірусы можа выступаць у якасці рэгулятарных элементаў для генаў, якія кантралююць імунную функцыю, што прыводзіць да развіцця імунітэту. У тым жа годзе Chuong і інш (7) прадэманстравалі, што некаторыя HERV дзейнічаюць як рэгулятарныя энхансеры, мадулюючы экспрэсію індуцыраваных генаў IFN (інтэрферон), забяспечваючы такім чынам прыроджаны імунітэт. Прадукты экспрэсіі HERV таксама могуць дзейнічаць як звязаныя з патагенамі малекулярныя структуры (PAMP), запускаючы клеткавыя рэцэптары, адказныя за першую лінію абароны гаспадара (8-10).
Іншым цікавым аспектам HERV з'яўляецца тое, што некаторыя з іх дэманструюць палімарфізм інсерцыі, то бок розная колькасць копій прысутнічае ў геноме з-за падзей інсерцыі. Даследаванне 20 суб'ектаў, якія належаць да розных этнічных груп, выявіла палімарфізм ўстаўлення паміж 0-87% ва ўсіх суб'ектаў (11). Гэта можа мець наступствы ў прычыненні захворванняў шляхам актывацыі пэўных генаў, якія ў іншым выпадку маўчаць.
Таксама было паказана, што некаторыя HERVs звязаныя з развіццём аутоіммунных захворванняў, такіх як рассеяны склероз (12). У нармальных фізіялагічных умовах экспрэсія HERV жорстка рэгулюецца, у той час як пры паталагічных станах з-за зменаў знешняга / ўнутранага асяроддзя гарманальныя змены і / або мікробнае ўзаемадзеянне могуць выклікаць парушэнне рэгуляцыі экспрэсіі HERV, што прыводзіць да захворвання.
Прыведзеныя вышэй характарыстыкі HERVs сведчаць аб тым, што не толькі іх прысутнасць у чалавек геному непазбежна, але яны валодаюць здольнасцю рэгуляваць гамеастаз імуннай сістэмы шляхам яе актывацыі або падаўлення, тым самым выклікаючы дыферэнцыяльныя эфекты (ад карысных да прычынення захворвання) у гаспадароў.
Пандэмія COVID-19 таксама выклікана рэтравірусам SARS-nCoV-2, які належыць да сямейства вірусаў грыпу, і можа быць праўдападобна, што ў ходзе эвалюцыі геномы, звязаныя з гэтым сямействам вірусы інтэграваўся ў ст чалавек геному і цяпер прысутнічаюць як HERV. Мяркуецца, што гэтыя HERV могуць дэманстраваць розныя палімарфізмы, як згадвалася вышэй, сярод людзей рознай этнічнай прыналежнасці. Гэтыя палімарфізмы могуць быць у форме дыферэнцыяльнай колькасці копій гэтых HERV і/або наяўнасці або адсутнасці мутацый (змен у паслядоўнасці геному), назапашаных за пэўны перыяд часу. Гэтая зменлівасць інтэграваных HERV можа прапанаваць тлумачэнне дыферэнцыяльных паказчыкаў смяротнасці і цяжару захворвання COVID-19 у розных краінах, пацярпелых ад пандэміі.
***
Спасылкі:
1. Griffiths DJ 2001. Эндагенныя рэтравіруса ў чалавек паслядоўнасць геному. геному Biol. (2001); 2(6) Агляды 1017. DOI: https://doi.org/10.1186/gb-2001-2-6-reviews1017
2. Букі, Дж.Д.; Stoye, JP (1997). «Рэтратранспазоны, эндагенныя рэтравірусы і эвалюцыя рэтраэлементаў». У Труне, JM; Х'юз, SH; Вармус, HE (рэд.). Рэтравірусы. Cold Spring Harbor Laboratory Press. PMID 21433351.
3. Vargiu L і інш. Класіфікацыя і характарыстыка чалавек эндагенныя рэтравіруса; распаўсюджаны мазаічныя формы. Рэтравірусалогіі (2016); 13: 7. DOI: https://doi.org/10.1186/s12977-015-0232-y
4. Classes_of_ERVs.jpg: Jern P, Sperber GO, Blomberg J (вытворная праца: Fgrammen (гутарка)), 2010 г. Даступна ў Інтэрнэце па адрасе https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Classes_of_ERVs.svg Доступ 07 мая 2020 г
5. Бландын, JL; Лавілет, Д; Чэйнет, В.; Бутан, О; Арыёл, G; Чапел-Фернандэс, S; Мандрандэс, С.; Маллет, Ф; Cosset, FL (7 красавіка 2000). «Абалонкавы глікапратэін чалавек эндогенный рэтравіруса HERV-W экспрессируется ў плацэнце чалавека і злівае клеткі, якія экспрессируют рэцэптар рэтравіруса млекакормячых тыпу D». Я. Віроль. 74 (7): 3321–9. DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.74.7.3321-3329.2000.
6. Кацуракіс А і Асвад А. Эвалюцыя: эндагенная Вірусы Забяспечце цэтлікі для антывіруснага імунітэту. Актуальная біялогія (2016). 26: R427-R429. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.072
7. Chuong EB, Elde NC, і Feschotte C. Рэгулятарная эвалюцыя прыроджанага імунітэту праз сумеснае выкарыстанне эндагенных рэтравірусаў. Навука (2016) Вып. 351, выпуск 6277, с. 1083-1087. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad5497
8. Wolff F, Leisch M, Greil R, Risch A, Pleyer L. Двухбаковы меч (рэ)экспрэсіі генаў з дапамогай гипометилирующих агентаў: ад віруснай мімікрыі да выкарыстання ў якасці праймінгавых агентаў для мэтанакіраванай мадуляцыі кантрольных кропак імуннай сістэмы. Сігнал сотавай сувязі (2017) 15:13. DOI: https://doi.org/10.1186/s12964-017-0168-z
9. Hurst TP, Magiorkinis G. Актывацыя прыроджанага імуннага адказу эндагенным рэтравірусы. Дж Ген Вірол. (2015) 96:1207-1218. DOI: https://doi.org/10.1099/vir.0.000017
10. Chiappinelli KB, Strissel PL, Desrichard A, Chan TA, Baylin SB, Correspondence S. Інгібіравання метилирования ДНК выклікае рэакцыю інтэрферону пры раку праз дцРНК, уключаючы эндагенныя рэтравірусы. Ячэйка (2015) 162:974–986. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.07.011
11. Мехраб Г, Сібел І, Каніе С, Сеўгі М і Нермін Г. Эндагенныя чалавечыя рэтравіруса-H скрынінг ўстаўкі. Даклады па малекулярнай медыцыне (2013). DOI: https://doi.org/10.3892/mmr.2013.1295
12. Gröger V, і Cynis H. Эндагенныя рэтравірусы чалавека і іх меркаваная роля ў развіцці аутоіммунных расстройстваў, такіх як рассеяны склероз. Пярэдні Microbiol. (2018); 9: 265. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00265
***
