Вирусната ДНК в човешките геноми, вградена там от древни инфекции, служи като антивирусно средство, защитаващо човешките клетки срещу някои днешни вируси, съобщава ново изследване.
Статията "Еволюция и антивирусна активност на човешки протеин с ретровирусен произход" (Evolution and Antiviral Activity of a Human Protein of Retroviral Origin), публикувана в Science, предоставя принципно доказателство за този ефект.
Предишни изследвания показват, че фрагменти от древна вирусна ДНК - наречени ендогенни ретровируси - в геномите на мишки, пилета, котки и овце осигуряват имунитет срещу съвременни вируси, които произхождат извън организма, като им пречат да навлязат в клетките на гостоприемника. Това проучване е проведено с човешки клетки в лабораторни култури, но показва, че антивирусният ефект на ендогенните ретровируси вероятно съществува и при хората.
Изследването е важно, тъй като по-нататъшното проучване може да разкрие набор от естествени антивирусни протеини, които да доведат до лечение без автоимунни странични ефекти. Работата разкрива възможността за съществуването на защитна система на генома, която не е изследвана достатъчно, но би могла да бъде доста обширна.
"Резултатите показват, че в човешкия геном разполагаме с резервоар от протеини, които имат потенциала да блокират широк спектър от вируси", заявява Седрик Фешот (Cedric Feschotte), професор по молекулярна биология и генетика в Университета Корнел.
Ендогенните ретровируси съставляват около 8% от човешкия геном - поне четири пъти повече в ДНК, отколкото са гените, кодиращи протеини. Ретровирусите въвеждат своята РНК в клетката-гостоприемник, която се превръща в ДНК и се интегрира в генома на гостоприемника. След това клетката следва генетичните инструкции и произвежда още вируси.
По този начин вирусът превзема транскрипционния механизъм на клетката, за да се възпроизвежда. Обикновено заразилите клетките ретровируси не се предават от едно поколение на друго, но някои заразяват зародишни клетки, като яйцеклетка или сперматозоид, което отваря възможност ретровирусната ДНК да се предава от родител на потомство и в крайна сметка да се закрепи трайно в генома на гостоприемника.
За да влязат ретровирусите в клетката, протеинът на вирусната обвивка се свързва с рецептор на повърхността на клетката, подобно на ключ в ключалка като шиповия протеин на SARS-CoV-2.
В изследването Фешот и колегите му използват компютърна геномика, за да сканират човешкия геном и да каталогизират всички потенциални ретровирусни последователности, кодиращи белтъка на обвивката, които може да са запазили активността си за свързване с рецептора. След това те провеждат още тестове, за да открият кои от тези гени са активни - т.е. експресират генни продукти на ретровирусната обвивка в определени типове човешки клетки.
"Открихме ясни доказателства за експресия", отбелязва Фешот, "и много от тях се експресират в ранния ембрион и в зародишните клетки, а една подгрупа се експресира в имунните клетки при инфекция."
След като изследователите идентифицират антивирусните протеини на обвивката, експресирани в различни контексти, те се фокусират върху един от тях, Suppressyn, тъй като е известно, че свързва рецептор, наречен ASCT2, клетъчна входна точка за разнообразна група вируси, наречени ретровируси тип D. Suppressyn показва високо ниво на експресия в плацентата и в много ранното ембрионално развитие на човека.
След това те провеждат експерименти в човешки плацентоподобни клетки, тъй като плацентата е често срещана мишена за вирусите.
Клетките са били изложени на ретровирус тип D, наречен RD114, за който е известно, че естествено заразява котешки видове, като домашната котка. Докато други типове човешки клетки, които не експресират Suppressyn, могат лесно да бъдат заразени, плацентарните и ембрионалните стволови клетки не се заразяват. Когато изследователите експериментално лишават плацентарните клетки от Suppressyn, те стават податливи на инфекция с RD114, а когато Suppressyn се връща в клетките, те възстановяват устойчивостта си.
Освен това изследователите правят обратни експерименти, като използват линия ембрионални бъбречни клетки, която обикновено е податлива на RD114. Клетките стават устойчиви, когато изследователите експериментално въвеждат Suppressyn в тези клетки.
Изследването показва как един човешки протеин с ретровирусен произход блокира клетъчен рецептор, който позволява навлизането на вируса и инфектирането му от широк кръг ретровируси, циркулиращи в много нечовешки видове. По този начин, посочва Фешот, древните ретровируси, интегрирани в човешкия геном, осигуряват механизъм за защита на развиващия се ембрион срещу инфекция от сродни вируси.
Бъдещата работа ще изследва антивирусната активност на други протеини, получени от обвивката, кодирани в човешкия геном, съобщава Фешот.
Справка: John A. Frank, Manvendra Singh, Harrison B. Cullen, Raphael A. Kirou, Meriem Benkaddour-Boumzaouad, Jose L. Cortes, Jose Garcia Pérez, Carolyn B. Coyne, Cédric Feschotte. Evolution and antiviral activity of a human protein of retroviral origin. Science, 2022; 378 (6618): 422 DOI: 10.1126/science.abq7871
Източник: Ancient viral DNA in human genome guards against infections, Cornell University
Още по темата
Медицина
Жена е излекувана от ХИВ след преливане на кръв от пъпна връв
Медицина
Революция в ксенотрансплантацията. Първо присаждане на генетично-модифицирано свинско сърце в човек (видео)
Животът
Сянката на живота: Хипотези за произхода на вирусите
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари