April 16, 2024

Οι άνθρωποι είναι 8% ιοί: Πώς το αρχαίο ιικό DNA στο γονιδίωμά σας παίζει ρόλο στην ανθρώπινη ασθένεια και ανάπτυξη

Τα υπολείμματα αρχαίων πανδημιών ιών με τη μορφή αλληλουχιών DNA ιού που είναι ενσωματωμένα στο γονιδίωμά μας εξακολουθούν να είναι ενεργά σε υγιείς ανθρώπους, σύμφωνα με νέα έρευνα που δημοσιεύσαμε πρόσφατα μαζί με τους συναδέλφους μου.

Οι HERV, ή ανθρώπινοι ενδογενείς ρετροϊοί, αποτελούν περίπου το 8% του ανθρώπινου γονιδιώματος και αφέθηκαν ως αποτέλεσμα λοιμώξεων που υπέστησαν οι πρόγονοι των πρωτευόντων της ανθρωπότητας πριν από εκατομμύρια χρόνια. Έγιναν μέρος του ανθρώπινου γονιδιώματος λόγω του τρόπου με τον οποίο αναπαράγονται.

Όπως ο σύγχρονος HIV, αυτοί οι αρχαίοι ρετροϊοί έπρεπε να εισάγουν το γενετικό τους υλικό στο γονιδίωμα του ξενιστή τους για να αναπαραχθούν. Τυπικά, αυτός ο τύπος ιικού γενετικού υλικού δεν μεταφέρεται από γενιά σε γενιά. Όμως ορισμένοι αρχαίοι ρετροϊοί απέκτησαν την ικανότητα να μολύνουν γεννητικά κύτταρα, όπως τα ωάρια ή το σπέρμα, τα οποία περνούν το DNA τους στις μελλοντικές γενιές. Επιτιθέμενοι στα γεννητικά κύτταρα, αυτοί οι ρετροϊοί ενσωματώθηκαν στα ανθρώπινα γονιδιώματα των προγόνων για εκατομμύρια χρόνια και μπορεί να έχουν επιπτώσεις στον τρόπο με τον οποίο οι ερευνητές εντοπίζουν και αναλύουν τις ασθένειες σήμερα.

Ενεργά ιικά γονίδια στο ανθρώπινο γονιδίωμα.

Οι ιοί εισάγουν τα γονιδιώματά τους στους ξενιστές τους με τη μορφή προϊών. Επί του παρόντος, υπάρχουν περίπου 30 διαφορετικοί τύποι ανθρώπινων ενδογενών ρετροϊών στους ανθρώπους, που ανέρχονται σε περισσότερους από 60.000 προϊούς στο ανθρώπινο γονιδίωμα. Καταδεικνύουν τη μακρά ιστορία των πολυάριθμων πανδημιών στις οποίες έχει υποβληθεί η ανθρωπότητα σε όλη την εξέλιξη. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτοί οι ιοί κάποτε μόλυναν ευρέως τον πληθυσμό, καθώς έχουν εγκατασταθεί όχι μόνο στο ανθρώπινο γονιδίωμα αλλά και στο γονιδίωμα των χιμπατζήδων, των γορίλων και άλλων πρωτευόντων.

Έρευνες από το εργαστήριό μας και άλλα έχουν δείξει ότι τα γονίδια HERV είναι ενεργά σε άρρωστους ιστούς, όπως όγκους, καθώς και κατά τη διάρκεια της ανθρώπινης εμβρυϊκής ανάπτυξης. Ωστόσο, ήταν ακόμη σε μεγάλο βαθμό άγνωστο πόσο ενεργά είναι τα γονίδια HERV στον υγιή ιστό.

Για να απαντήσει σε αυτή την ερώτηση, το εργαστήριό μας αποφάσισε να επικεντρωθεί σε μια ομάδα HERVs γνωστή ως HML-2. Αυτή η ομάδα είναι η πιο πρόσφατη από τις HERV και εξαφανίστηκε πριν από λιγότερο από 5 εκατομμύρια χρόνια. Ακόμη και τώρα, ορισμένοι από τους προϊούς του στο ανθρώπινο γονιδίωμα εξακολουθούν να διατηρούν την ικανότητα να παράγουν ιικές πρωτεΐνες.

Εξετάζουμε γενετικό υλικό σε μια βάση δεδομένων που περιέχει περισσότερα από 14.000 δείγματα ιστού που δωρίστηκαν από όλο το σώμα. Αναζητήσαμε αλληλουχίες που ταιριάζουν με κάθε προϊό HML-2 στο γονιδίωμα και βρήκαμε 37 διαφορετικούς προϊούς HML-2 που ήταν ακόμα ενεργοί. Και τα 54 δείγματα ιστού που αναλύσαμε είχαν κάποιες ενδείξεις δραστηριότητας ενός ή περισσότερων από αυτούς τους προϊούς. Επιπλέον, κάθε δείγμα ιστού περιείχε επίσης γενετικό υλικό από τουλάχιστον έναν προϊό που μπορούσε να παράγει ιικές πρωτεΐνες.

Ο ρόλος των HERVs στην ανθρώπινη υγεία και ασθένειες

Το γεγονός ότι χιλιάδες θραύσματα αρχαίων ιών εξακολουθούν να υπάρχουν στο ανθρώπινο γονιδίωμα και μπορούν ακόμη και να δημιουργήσουν πρωτεΐνες έχει προσελκύσει την προσοχή των ερευνητών, κυρίως επειδή οι σχετικοί ιοί που εξακολουθούν να δραστηριοποιούνται σήμερα μπορούν να προκαλέσουν καρκίνο του μαστού και ασθένειες που μοιάζουν με το AIDS στα ζώα.

Το εάν τα γενετικά υπολείμματα των ανθρώπινων ενδογενών ρετροϊών μπορούν να προκαλέσουν ασθένεια σε ανθρώπους, εξακολουθεί να μελετάται. Οι ερευνητές έχουν εντοπίσει σωματίδια HML-2 που μοιάζουν με ιούς σε καρκινικά κύτταρα και η παρουσία γενετικού υλικού HERV σε άρρωστο ιστό έχει συσχετιστεί με καταστάσεις όπως η νόσος του Lou Gehrig ή η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση, καθώς και η σκλήρυνση κατά πλάκας, ακόμη και η σχιζοφρένεια.

Η μελέτη μας προσθέτει μια νέα οπτική γωνία σε αυτά τα δεδομένα δείχνοντας ότι τα γονίδια HERV υπάρχουν ακόμη και σε υγιείς ιστούς. Αυτό σημαίνει ότι η παρουσία του HERV RNA μπορεί να μην είναι αρκετή για να συνδέσει τον ιό με μια ασθένεια.

Είναι σημαντικό ότι σημαίνει επίσης ότι τα γονίδια ή οι πρωτεΐνες HERV ενδέχεται να μην είναι πλέον καλοί στόχοι για φάρμακα. Τα HERVs έχουν διερευνηθεί ως στόχος για μια σειρά πιθανών φαρμάκων, συμπεριλαμβανομένων των αντιρετροϊκών φαρμάκων, των αντισωμάτων για τον καρκίνο του μαστού και των θεραπειών με κύτταρα Τ για το μελάνωμα. Οι θεραπείες που χρησιμοποιούν γονίδια HERV ως βιοδείκτη καρκίνου πρέπει επίσης να λαμβάνουν υπόψη τη δραστηριότητά τους σε υγιή ιστό.

Από την άλλη πλευρά, η έρευνά μας υποδηλώνει επίσης ότι τα HERVs θα μπορούσαν να είναι ακόμη και ευεργετικά για τους ανθρώπους. Το πιο διάσημο HERV που είναι ενσωματωμένο σε ανθρώπινο και ζωικό γονιδίωμα, η συνκυτίνη, είναι ένα γονίδιο που προέρχεται από έναν αρχαίο ρετροϊό που παίζει σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό του πλακούντα. Η εγκυμοσύνη σε όλα τα θηλαστικά εξαρτάται από την πρωτεΐνη που προέρχεται από τον ιό που κωδικοποιείται σε αυτό το γονίδιο.

Ομοίως, τα ποντίκια, οι γάτες και τα πρόβατα βρήκαν επίσης έναν τρόπο να χρησιμοποιούν ενδογενείς ρετροϊούς για να προστατευτούν από τον αρχικό αρχαίο ιό που τους δημιούργησε. Ενώ αυτά τα ενσωματωμένα ιικά γονίδια δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν τον μηχανισμό του ξενιστή τους για να δημιουργήσουν έναν πλήρη ιό, αρκετά κατεστραμμένα κομμάτια κυκλοφορούν στο σώμα για να παρεμποδίσουν τον κύκλο αντιγραφής του προγονικού τους ιού, εάν ο ξενιστής τον συναντήσει. Οι επιστήμονες θεωρούν ότι ένα HERV μπορεί να έπαιξε αυτόν τον προστατευτικό ρόλο στους ανθρώπους πριν από εκατομμύρια χρόνια. Η μελέτη μας υπογραμμίζει μερικά ακόμη HERV που το ανθρώπινο σώμα μπορεί να έχει διεκδικήσει ή να έχει επιλέξει πολύ πιο πρόσφατα για τον ίδιο σκοπό.

άγνωστα παραμένουν

Η έρευνά μας αποκαλύπτει ένα μέχρι τώρα άγνωστο επίπεδο δραστηριότητας του HERV στο ανθρώπινο σώμα, εγείροντας τόσα ερωτήματα όσες απαντά.

Υπάρχουν ακόμη πολλά να μάθουμε για τους αρχαίους ιούς που επιμένουν στο ανθρώπινο γονιδίωμα, συμπεριλαμβανομένου του εάν η παρουσία τους είναι ευεργετική και ποιος μηχανισμός οδηγεί τη δραστηριότητά τους. Θα είναι επίσης σημαντικό να δούμε εάν κάποιο από αυτά τα γονίδια μετατρέπεται πραγματικά σε πρωτεΐνες.

Η απάντηση σε αυτές τις ερωτήσεις θα μπορούσε να αποκαλύψει άγνωστες προηγουμένως λειτουργίες αυτών των αρχαίων ιικών γονιδίων και να βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν καλύτερα πώς αντιδρά το ανθρώπινο σώμα στην εξέλιξη μαζί με αυτά τα υπολείμματα αρχαίων πανδημιών.

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύεται από το The Conversation, έναν ανεξάρτητο, μη κερδοσκοπικό οργανισμό ειδήσεων που σας παρέχει αξιόπιστα δεδομένα και αναλύσεις για να σας βοηθήσει να κατανοήσετε τον περίπλοκο κόσμο μας. Το έγραψε ο: Aidan Burn, Πανεπιστήμιο Tufts

Διαβάστε περισσότερα:

Ο Aidan Burn λαμβάνει χρηματοδότηση από το Εθνικό Ινστιτούτο Καρκίνου.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *