Древний ретровирус обнаружен в ДНК человека

Учёные сделали поразительное открытие: древний ретровирус существует в геноме человека и может стать активным. Его находили в ископаемых останках, он заражал людей в течение сотен тысяч или даже миллионов лет. Этот ретровирус является своего рода живым ископаемым, открытие неповрежденной его копии в геноме человека ставит вопросы о том, как он выжил и нет ли других опасных древних вирусов в ДНК современных людей и животных.

Иногда ретровирусы заражают клетки зародыша (найдены в яйцеклетках и сперматозоидах), и если эти клетки выживают и участвуют в создании нового организма, то новый организм будет содержать ретровирус как неотъемлемую часть своего генома. Таким образом, в геномах многих млекопитающих, птиц и других позвоночных накопилось много последовательностей ДНК, полученных из ретровирусов, известных как эндогенные ретровирусы (ERV). Около 8% генома человека составляют ERV.

Подавляющее большинство из этих последовательностей являются геномными окаменелостями в состоянии упадка и не в состоянии производить инфекционные частицы. Однако некоторые ERV были ассимилированы для выполнения физиологических функций в организме хозяина, например, чтобы обеспечить иммунитет. Эти одомашненные вирусные последовательности становятся частью генома хозяина. Они не могут производить инфекционные вирусные частицы, так как не имеют необходимых для этого генетических материалов.

Тем не менее, есть небольшая часть ERV последовательностей, которые могут создать инфекционные частицы и колонизировать геномы хозяев. Этот процесс мало изучен и скрытен, для его обнаружения необходимы самые современные и мощные научные методы и оборудование.

«Лохнесское чудовище» в геноме человека

Методом секвенирования учёные выявили огромное разнообразие ERV в геномах позвоночных и значительную разницу между видами. Многие из них очень древние, в то время как более поздние ERV менее деградировали в результате мутации. У некоторых видов, мышей например, геном содержит много ERV, способных производить инфекционные вирусы, но почти все ERV у людей (известные как HERV), как представляется, это нефункциональные остатки вымерших ретровирусов. Единственным исключением является группа, называемая HERV-K, которая потенциально способна к репликации, несмотря на возраст в миллионы лет. Предыдущие исследования HERV-K последовательностей в геноме человека показали, что они могут до сих пор циркулировать.

Соавторы недавнего исследования Джулия Вайлдскутт и Зак Уильямс, работающие в лаборатории Джона Коффина в Университете Тафтс, искали доказательства существования HERV-K, используя данные предыдущих исследований. Команда разработала подходы, которые позволили им установить, что геном человека содержит в общей сложности 36 уникальных HERV-K копий, не присутствующих в каталоге последовательностей человеческого генома, в том числе 19 новых.

Наиболее интригующим открытием был интактный вирус без каких-либо мутаций. Открытие интактного вируса, скрывающегося в человеческой популяции, усиливает вероятность того, что этот HERV-K ретровирус до сих пор находится в организме человека.

Будущие направления

Вопросы остаются: является ли HERV-K всё ещё активным в организме человека? Может ли возродиться в качестве агента инфекционной эпидемии? Или признаки недавней активности HERV-K — это только агония древнего ретровируса, и он идёт медленно к полному вымиранию?

Возможно, что находящемуся в неактивном состоянии HERV-K удалось уклониться от последствий мутаций, которые бы нейтрализовали его. Может быть, люди получили преимущество для выживания благодаря присутствию HERV-K в ДНК человека в ходе эволюционных процессов. Эти гипотезы могут быть исследованы, так как вымершие ретровирусы могут быть восстановлены из остатков ДНК. Исследования помогут бороться с вирусами, которые угрожают человечеству сегодня.