| Stiv | Дата: Пятница, 27.04.2012, 21:31 | Сообщение # 1 |
Сообщений: 6959
Offline
|
Вирусологи открыли механизм, позволивший ретровирусам эффективно размножаться в течение миллионов лет в качестве составной части ДНК млекопитающих – так называемой «черной материи» генома.
Главной задачей вирусов является передача своих генов следующим поколениям. В этом стремлении – размножиться во что бы то ни стало – вирусы ничем не отличаются от всех остальных живых существ, включая нас с вами.
Отличие состоит в исключительной простоте устройства вируса, которая, собственно, почти вся сводится к молекуле – носителю генома, вирусной РНК, ДНК или в некоторых случаях их комбинации. Другое отличие состоит в двухфазном состоянии вируса – «мертвой» внеклеточной фазе вирусных частиц, или вирионов, не проявляющих никакой самостоятельной активности, и «живой», когда вирус попадает внутрь хозяйской клетки и начинает размножаться, хитро встроившись в клеточный механизм ДНК-транскрипции.
Однако, как выяснилось относительно недавно, с открытием эндогенных ретровирусов, у некоторых вирусов фаза вириона может и отсутствовать.
Такие вирусы передают свои гены следующим поколениям, не выходя за пределы клетки (отсюда их название – эндогенные, то есть внутригенные), а их генетическая программа, интегрированная с клеточной ДНК, является составной частью хозяйского генома. В этом случае вирусным поколением считается участок хозяйской ДНК, на котором прописана последовательность вирусных нуклеотидов, которая самореплицируется параллельно с самовоспроизводством хозяйской клетки.
В настоящей момент установлено, что 8–10% человеческого генома состоит из нуклеотидных последовательностей ретровирусов, заразивших наших эволюционных предков очень-очень давно – миллионы лет назад.
Другими словами, одна десятая нашей (а также других млекопитающих) ДНК представляет собой ретровирусные гены возрастом в миллионы лет (приставка «ретро» означает, что для репликации своего генома такие вирусы используют механизм обратной транскрипции: сначала вирусный фермент обратная транскриптаза синтезирует одну нить ДНК на матрице вирусной РНК, затем уже на этой нити синтезирует вторую, а далее эта вирусная ДНК, проникнув через оболочку ядра клетки, интегрируется в хозяйскую и служит матрицей для синтеза вирусных РНК уже силами самой клетки).
Исследователи из Оксфордского университета совместно с Центром изучения СПИДа Аарано Даймонда в Нью-Йорке и Институтом Рега (Бельгия) решили выяснить, как так получилось, что древние ретровирусы сумели прописаться в наших генах в таком большом количестве. Результаты их работы публикует Proceedings of the National Academy of Sciences.
С этой целью они исследовали геномы 38 видов млекопитающих, включая геномы мыши, крысы, летучей мыши, слона, дельфина и человека. Из этих геномов они выделили участки, содержащие последовательности ретровирусных нуклеотидов, и далее сопоставили их in silico («в кремнии», то есть используя специальные компьютерно-математические методы) на предмет сходства, различия и доли, которую они занимают на вирусном участке ДНК.
Как показал анализ, у определенной группы эндогенных ретровирусов в какой-то момент их эволюции был утрачен ген env, который отвечает за белок, помогающий вирусу проникать через клеточную мембрану.
Утрата способности инфицировать другие клетки не означала утраты способности к саморепликации, только теперь весь жизненный цикл вируса стал проходить внутри хозяйской клетки параллельно ее собственному жизненному циклу посредством вирусных ретротранспозонов – подвижных участков ДНК (так называемый механизм ретротранспонирования, отличающийся от механизма реинфекции, когда эндогенные ретровирусы размножаются аналогично экзогенным – посредством вирионов, инфицирующих другие клетки).
Но самое интересное, что с потерей определенными ретровирусами инфицирующей функции эти вирусы резко увеличили свое представительство внутри генома, результатом чего и стало преобладание их генетического материала в ДНК млекопитающих.
Сопоставляя разные геномы, исследователи констатировали универсальность этого явления:
утрата инфицирующей способности дала 30-кратное увеличение количества вирусного материала.
Все это напоминает вспышку эпидемий, какие мы наблюдаем в случае экзогенных вирусов, быстро распространяющихся в результате мутации, когда среди зараженных выделяется небольшое число «суперраспространителей» – особей, ответственных за заражение большей части популяции (обычно в пропорции 20/80, когда 20% отвечают за инфицирование остальных 80%).
Собственно, эндогенные ретровирусы с выключенным env, сделавшие наибольший вклад в вирусную часть нашего генома, играют роль таких суперраспространителей, с той разницей, что эпидемия вирусов растягивается на миллионы лет и разворачивается уже внутри генома (интересно, что пропорции здесь оказались те же – 20% эндогенных ретровирусов с выключенным геном заняли 80% «вирусной десятины» ДНК).
Сравнение с эпидемией делают и сами исследователи.
«Мы знаем, что «темная материя» нашего генома (некодирующие участки ДНК. – «Газета.Ru») играет по своим правилам, аналогично инфекциям при эпидемии», – отмечает один из авторов статьи доктор Гкикас Магиоркинис.
С ним согласен и руководитель исследования Роберт Белшоу: «Мы предполагаем, что эти вирусы оказались перед выбором – либо распространяться горизонтально (между особями и видами животных), либо вертикально (вложившись и массово распространившись внутри одного генома). Это история эпидемии внутри генома, которая началась 100 миллионов лет назад и длится по сей день».
Представляют ли эндогенные ретровирусы опасность для здоровья?
Похоже, что с задачей распространения во времени и пространстве своих генов они прекрасно справляются, прописавшись в нашей ДНК в качестве пассажиров и не нанося ущерба транспорту. Для хозяев они, как правило, не патогенны и не инфекционны, реплицируются вместе с ДНК клетки, не образуют вирионных частиц, то есть никого не заражают, и находятся под регуляторным контролем клеточной ДНК-транскрипции.
С другой стороны, накапливаются данные, что некоторые эндогенные ретровирусы (аналогично некоторым экзогенным, вызывающим, например, саркому Рауса, лимфомы и миелопатии) обладают онкогенным потенциалом и могут провоцировать рак, но что запускает процессы, заставляющие организм расплачиваться за «вирусную десятину» такими рисками, пока неясно. Изучение «ископаемых» вирусов в нашем геноме только начинается, так что самые интересные открытия, заставляющие взглянуть на наш организм под совершенно другим углом, еще впереди.
"Выбрав из двух зол меньшее, не забывай, что ты выбрал ЗЛО."
|
| |
| |
