Anledningen till att 10 procent av det mänskliga genomet består av retrovirusgener har hittats

Virologer har identifierat en mekanism som har gjort det möjligt för retrovirus att replikera effektivt i miljontals år som en del av däggdjurs-DNA.

Virusens huvuduppgift anses vara att överföra sina egna gener till efterföljande generationer. I ett försök att reproducera sig till varje pris skiljer sig alla virus inte från andra levande organismer, inklusive människor.

Skillnaden ligger i virusstrukturens exceptionella enkelhet, som reduceras till en molekyl – bäraren av genomet, viralt RNA, DNA eller i vissa varianter deras kombination. En annan skillnad mellan viruset ligger i virusets dubbla tillstånd – det "döda" extracellulära tillståndet hos virala partiklar, eller virioner, som praktiskt taget inte uppvisar någon oberoende aktivitet, och det "levande" tillståndet, när viruset kommer in i värdcellen och börjar föröka sig, och integreras i den cellulära mekanismen för DNA-transkription.

Men det visade sig relativt nyligen, med upptäckten av endogena retrovirus, att vissa virus kanske inte har ett virionstadium.

Dessa virus överför sina egna gener till efterföljande generationer utan att gå bortom cellerna (därav deras namn – endogent, med andra ord intrageniskt), och deras genetiska program, inbyggt i cellulärt DNA, anses vara en integrerad del av värdgenomet.

Det har nu fastställts att cirka 8–10 % av det mänskliga genomet består av nukleotidsekvenser från retrovirus som infekterade våra evolutionära förfäder för tiotals miljoner år sedan.

Med andra ord består en tiondel av mänskligt DNA av retrovirala gener som är flera miljoner år gamla ("retro" betyder att dessa virus använder omvänd transkriptionsmekanism för att replikera sitt eget genom: först börjar det virala enzymet omvänt transkriptas att syntetisera en DNA-sträng på viralt RNA, syntetiserar sedan en andra sträng på denna sträng, och sedan införlivas detta virala DNA, efter att ha penetrerat cellens kärnmembran, i värdcellen och fungerar som en matris för att syntetisera viralt RNA av värdcellen).

Forskare från Oxford Institute, tillsammans med Aarano Diamond Center for AIDS Research (New York, USA) och Rega Institute (Belgien), bestämde sig för att ta reda på mekanismen genom vilken forntida retrovirus kunde registrera sig i våra gener i stora mängder.

För detta ändamål studerade de genomet hos 38 däggdjur. Från dessa genom isolerade de regioner som innehöll retrovirala nukleotidsekvenser och jämförde dem sedan in silico (med andra ord, med hjälp av specialiserade datormatematiska metoder) för likheter, skillnader och den roll de upptar i den virala DNA-regionen.

Som analysen visade förlorade en viss kategori av endogena retrovirus env-genen, som ansvarar för proteinet som hjälper viruset att penetrera cellen, någon gång i sin utveckling.

Förlusten av förmågan att infektera andra celler innebar inte förlusten av förmågan att självreplikera, först nu började virusets hela livslängd passera inuti värdcellen parallellt med dess egen livslängd med hjälp av virala mobila DNA-segment - retrotransposoner.

Även om det mest intressanta är att i och med förlusten av den infektiösa funktionen hos vissa retrovirus ökade dessa virus snabbt sin representation inom genomet, vilket resulterade i att virusens genetiska material dominerade i däggdjurs DNA.

Genom att jämföra olika genom sammanfattade forskarna mångsidigheten hos detta fenomen: förlusten av smittsamhet resulterade i en 30-faldig ökning av mängden viralt material.

Är endogena retrovirus farliga för hälsan?

Virus klarar uppgiften att sprida sina egna gener perfekt, eftersom de har registrerats i mänskligt DNA som passagerare utan att orsaka skador på transportmedel. För ägarna är de i de flesta fall icke-patogena, icke-infektiösa, bildar inte virionpartiklar, med andra ord, infekterar ingen, och är närvarande under reglerad kontroll av cellulär DNA-transkription.

Sett ur ett annat perspektiv finns det bevis för att vissa endogena retrovirus (som vissa exogena som orsakar till exempel Rous sarkom, lymfom och myelopatier) har onkogen potential och har all chans att stimulera utvecklingen av cancer, även om det fortfarande är oklart vad som utlöser de processer som tvingar kroppen att ta sådana risker. Studien av "fossila" virus i vårt genom har precis börjat, så de mest informativa upptäckterna som tvingar oss att se på vår kropp från en helt annan vinkel ligger fortfarande framför oss.