16 Марта 2020
МОСКВА, 16 марта —, Альфия Еникеева. Почти восемь процентов ДНК человека приходится на фрагменты старинных вирусов. Одни привели к полезным мутациям, повлиявшим на эволюцию, другие — к болезням. Изучая эти вирусные элементы, генетики доказали, что люди в прошлом не раз благополучно переживали опасные повальная болезни. Чем грозит нашему геному новый коронавирус — в материале.В человеческом геноме содержится около 98 тысяч эндогенных ретровирусных элементов (ЭРВ) — последовательностей ДНК древних микробов, которыми когда-то заражались наши предки. По разным этот небольшим, ЭРВ объединяются в 30-50 семейств, которые, в свою очередь, подразделяются почти на двести групп и категорий.
И лишь менее одного процента ЭРВ встречается только у человека. То есть они встроились в геном уже после того, как ветви мужиков и шимпанзе разделились. По подсчетам, последний ретровирус, сумевший стать частью нашей ДНК, инфицировал человеческую популяцию около 150 тысяч лет назад.
Судя по его первоначальному геному, который удалось восстановить сразу двум группам ученых, это был крайне заразный экзогенный ретровирус. Иными словами, сотки тысяч лет назад наши пращуры пережили настоящую пандемию.
В геном интегрировались только те микробы, которые обладали механизмом обратной транскрипции, то есть умели из РНК делать ДНК. Поэтому их еще называют ретровирусами. Когда такая частица пробивалась в клетку, превращала РНК в ДНК, а затем встраивала его в геном и оставалась там, как сейчас выясняется, на века. Но тут есть нюанс. Эти древние вирусы могли инфицировать либо половые клетки, либо герминальные — из них на ранних стадиях эмбриогенеза образуются сперматозоиды и яйцеклетки. И это на самом деле нетривиальная теорема, потому, что большинству вирусных частиц половые клетки неинтересны. Их слишком мало. Зато, попав в них, вирус размножается как горизонтально, так и вертикально — передаваясь потомкам хозяина. Но это бывает крайне редко, — объясняет заведующий лабораторией геномной инженерии МФТИ, вирусолог Павел Волчков.
В 2014 году английские исследователи подсчитали, что за последние десять миллионов лет в геномах 38 видов животных продавилось больше 27 тысяч эндогенных ретровирусных элементов. Причем чем громоздче был организм, тем меньше ЭРВ встречалось в его ДНК. Так, если у мыши обнаружили почти три с половиной тысячи вирусных вставок, то у человека — чуть больше тысячи, а у синего кита — и вовсе только 55.
Авторы работы вообразили, что обилие этих вирусных участков в геноме потенциально опасного: они могут быть связаны с мутациями, в результате которых развиваются злокачественные опухоли. А чем крупнее животное, тем реже болеет раком.
Однако уже через год интернациональная группа ученых доказала, ЭРВ — не вредный генетический мусор. Они играют важную роль в процессе развития эмбриона у приматов, а значит, и человека. Выяснилось, что у молекул РНК, транскрибируемых из межгенных участков ДНК, вирусная природа. И их блокировка полностью останавливает рост зародыша.
В начале нулевых дешифрировали нуклеотидные последовательности ДНК многих видов животных. Оказалось, что все эндогенные вирусы расположены в строго определенных местах. Некоторые ЭРВ встречались лишь у мужика или кошки, другие же были общими сразу для нескольких видов — скажем, мужика, шимпанзе, гориллы и орангутана.
Прослеживая интеграцию этих ретровирусов в нашу ДНК, можно оценить, когда именно разошлись те или иные ветви эволюционно. Потому, что встраивание вируса — это событие с конкретной датой, когда какой-то наш универсальный предок был инфицирован. Вирус встроился в его геном, и теперь этот кусок ДНК есть у всех на планете. Понятно, что таких случаев в процессе эволюции у нас было много. И одинаковое расположение одних и тех же вирусных вставок в наборах двух или более животных говорит о том, что они произошли от одного предка, — говорит Павел Волчков.
По его словам, хотя в геноме эти вирусы, как правило, неактивны, они могут провоцировать новые мутации, в том числе и полезные.
При делении клеток ДНК постоянно повреждается. Для починки используются точно такие же местности другой, сестринской хромосомы. Но из-за огромного количества повторяющихся эндогенных ретровирусов, интегрированных в наш геном, репарационный механизм может перепутать место. В результате происходит либо транслокация (перестройка), либо перестановка, которые способны привести к мутации. Для отдельного индивидуума это играет нейтральную либо нежелательную роль. Но для видообразования это крайне важный процесс, поскольку так возникают новые гены, — отмечает ученый.
Согласно работе датских исследователей, подобным образом появились гены ENVV1 и ENVV2, управляющие смешением клеток в процессе формирования уличного слоя плаценты. Также они защищают эмбрион от иммунной выстроенная системы матери. По подсчетам микробиологов, эти гены остались от древних вирусов, инфицировавших нашего далекого предка 50-70 миллионов лет назад.
Российские ученые предполагают, что ЭРВ сыграли решающую роль в развитии умственных способностей Homo sapiens. Так, один из вирусных элементов, встречающийся только в человеческой ДНК, расположен около гена PRODH и, судя по всему, усиливает его активность. Этот ген кодирует фермент, связанный с синтезом одного из нейромедиаторов, который стимулирует передачу сигналов возбуждения в нервной системе. У наших ближайших родственников, шимпанзе, тоже есть PRODH, но нет ЭРВ, и этот ген у них менее активен.
Несмотря на значительное количество ЭРВ в геномах животных, вирусы довольно редко могут встроиться в ДНК половых клеток и закрепиться в ней навсегда, считают специалисты. Поэтому вероятность того, что патогены, циркулирующие сегодня в человеческой популяции, — вирус Эбола, Зика или новый коронавирус — встроятся в геном, совершенного мала. Даже наиболее релевантный на эту роль ВИЧ, относящийся к семейству ретровирусов, не способен поражать половые клетки.
Встроиться в геном может только ретровирус, имеющий ДНК-стадию. Правда, есть маленькое исключение: когда клетка одновременно заражается двумя инфекционными частицами, одна из которых относится к гнездышку ретровирусов. Но это бывает достаточного случайное событие. Его нельзя отрицать, потому, что следы таких событий у нас в геноме есть. Однако его вероятность близка к нулю, — пояснил Павел Волчков.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....