Virukset, jotka vaivasivat esi-isiemme miljoonia vuosia sitten, eivät ole muinaista historiaa - ne ovat edelleen kanssamme. Virusgeenien jäännökset muodostavat suhteellisen suuren osan nykyaikaisesta DNA: sta, ja tutkijat ovat olleet enimmäkseen epävarmoja siitä, mitkä roolit, jos niitä on, heillä on.
Asiaan liittyvä sisältö
- Viruksille paras tapa tartuttaa vauva on äidin kautta
- Länsi-Niilin viruksen ollessa kyseessä, Atlantan kardinaalit saattavat olla pelastuneina pelastajamme
- Jotkut seksuaalisesti tarttuvat mikrobit saattavat olla sinulle hyviä
- 11 syytä rakastaa bakteereja, sieniä ja itiöitä
Nyt todisteet viittaavat siihen, että ihmisen evoluution aikana olemme valinneet jäljellä olevan geneettisen materiaalin joistakin näistä "fossiilisista viruksista" kääntääksesi pöytiä ja auttaakseen immuunijärjestelmäämme torjumaan sairauksia.
Tutkijat ovat tienneet, että DNA: si on pilkottu virusvirralla, koska ihmisen genomi sekvensoitiin ensimmäisen kerran noin 15 vuotta sitten. Silti "se on yllättävää monille ihmisille", sanoo tutkimuksen avustaja Cedric Feschotte, geneetikko Utahin yliopistossa. "Se on melkein järkyttävää."
Lisägeneettinen koodi tulee erityisesti retroviruksista, jotka tunkeutuvat isäntäsoluihin ainutlaatuisella tavalla. "Kaikista eläinviruksista he ovat ainoita, jotka integroivat oman geenimateriaalinsa isäntänsä kromosomeihin", Feschotte sanoo.
Kun muinaiset retrovirukset tartuttivat esi-isiemme, ne soluttautuivat toisinaan ihmisen spermaan tai munasoluun. Jos nuo solut jatkoivat hedelmöittämistä alkiosta, kaikilla niihin sisällytetyillä virusgeeneillä oli lippu matkalle sukupolvelta toiselle.
Matkan varrella näiden hyökkääjien DNA aiheutti joskus uusia viruksia - mutta vain hetkeksi. Sukupolvien ajan geneettiset mutaatiot muuttivat vähitellen näitä viruksia ja lopulta sulkivat kykynsä tartuttaa uusia soluja tai replikoitua täysin. Nykyään suurimmalla osalla ihmisen perimään jääneistä muinaisista virusominaisuuksista ei ole selvää tehtävää.
"On tärkeää ymmärtää, että tästä kahdeksasta prosenttista - nämä sadat tuhannet bitit ja DNA-kappaleet, jotka ovat hajallaan koko genomissa - suurin osa materiaalista vain istuu siellä ja hajoaa", Feschotte selittää. ”Meidän tehtävänämme ja todella koko tämän työn suorittaneen tutkijatohtorimme Ed Chuongin tehtävä oli löytää neulat heinäsuovasta - tunnistaa joitain niistä harvoista elementeistä, jotka saattoivat olla mukana soluinnovaatioissa evoluution kulku. ”
Osana työtä tutkijat tarkastelivat muinaisten retrovirusten kappaleita, jotka sijaitsevat lähellä geenejä, joiden tiedetään toimivan immuniteettina. He havaitsivat, että fossiiliset virukset aktivoituvat, kun ne altistetaan signaaliproteiineille, joita kutsutaan interferoneiksi. Valkosolut ja muut solut vapauttavat ne virustartunnan aikana. Interferonit estävät virusten kasvua ja käynnistävät anti-virusproteiinien tuotannon muissa läheisissä soluissa.
Ryhmä tarkasteli sitten kolmea erilaista ihmisen solulinjaa nähdäkseen, voisiko niiden genomien fossiiliset virukset sitoutua tulehdusta edistäviin signalointiproteiineihin, jotka auttavat palamaan immuunijärjestelmää. He tunnistivat 20 perhettä, jotka tekivät niin, mukaan lukien yksi nimeltään MER41, joka tuli evoluutiopuumme virukseksi noin 45-60 miljoonaa vuotta sitten.
Ryhmä selvitti sitten, kuinka immuunijärjestelmä toimi ilman näitä viruskomponentteja. He käyttivät CRISPR / Cas9-nimistä genomin muokkaustyökalua poistamaan neljä kappaletta viruksen jäännös-DNA: ta. Joka kerta kun he tekivät niin, se turmeli synnynnäistä immuunijärjestelmäämme - solut eivät reagoineet täysin interferoniin kuin aikaisemmin, tiimi raportoi tällä viikolla Science-lehdessä .
Tutkijat spekuloivat, että tällaiset säätelevät kytkimet varmistivat kerran, että muinainen virus pystyy replikoitumaan ennen immuunivastetta - strategia, joka on havaittu nykyaikaisissa retroviruksissa, mukaan lukien HIV.
"Emme olleet liian yllättyneitä huomatessamme, että 50 miljoonaa vuotta sitten siellä ollut virus oli jo käyttänyt strategiaa omaan itsekäsinsä tarkoitukseen", Feschotte sanoo. "On ironista, että taulukot ovat kääntyneet ja että näitä virusperäisiä elementtejä on valittu säätelemään geenejä, jotka hallitsevat muun muassa virusinfektioita."
Tutkimus on päättymässä, koska se lisää todisteita siitä, miten muinaisten virusten geneettistä materiaalia on hyödynnetty uudelleen etumme, Oxfordin yliopiston lääketieteellinen virologi Gkikas Magiorkinis sanoo. Esimerkiksi synkytiiniksi kutsuttu proteiini, joka on välttämätön istukan istukan rakentamiseksi nisäkkäillä, on peräisin muinaisesta virusgeenistä, joka kerran auttoi virusta leviämään kehossa.
"Vain harvoin käy niin, että jotkut näistä virussekvensseistä laskeutuivat oikeaan kohtaan oikeaan aikaan, mutta selvästi on ollut monia mahdollisuuksia, ja se on avain", Feschotte sanoo. "Tämä on todennäköisesti jäävuoren huippu."
Magiorkinis toteaa kuitenkin, että vaikka virus-DNA näyttääkin antavan geeneillemme lisäystä tietyissä olosuhteissa, se ei välttämättä ole jotain, joka oli välttämätöntä selviytymisellemme. Sen sijaan jotkut virusavustajat todennäköisesti aktivoituivat, koska he antoivat muinaisille ihmisille etua tietyissä olosuhteissa.
"Esimerkiksi", hän spekuloi, "paperissa kuvatun synnynnäisen immuunivasteen lisääntyminen on todennäköisesti tarjonnut tavan torjua antiikin epidemiaa, jonka aiheuttaa retroviruksen eksogeeninen muoto tai ehkä jopa toinen."
Samankaltaiset prosessit olisivat voineet tuottaa myös tummempia tuloksia. Tällaiset virusjäännökset on liitetty lukuisiin vaivoihin, mukaan lukien neurodegeneratiivinen sairaus ALS. Näiden geenien rooli tässä ja muissa vaivoissa on edelleen hämärä, mutta Feschotte ja hänen tiiminsä uskovat heidän työnsä tarjoavan uusia johtolankoja syihin, joiden vuoksi virusjäännökset aktivoituvat genomissamme ja mitä tapahtuu, kun prosessi menee pieleen.
"Joidenkin näiden virusperäisten kytkinten uudelleenaktivoituminen voi ehdottaa testattavaa hypoteesia siitä, mitä voi tapahtua, kun nämä virussekvenssit vääristyvät, esimerkiksi tiettyjen syöpien ja autoimmuunisairauksien yhteydessä", hän sanoo.
