Razlog, zakaj 10 odstotkov človeškega genoma sestavljajo retrovirusni geni, je bil ugotovljen

Virologi so odkrili mehanizem, ki je retrovirusom omogočil učinkovito razmnoževanje milijone let kot del sesalske DNK.

Glavna naloga virusov velja za prenos lastnih genov na naslednje generacije. V prizadevanju za razmnoževanje za vsako ceno se vsi virusi ne razlikujejo od drugih živih organizmov, vključno s človeškimi.

Razlika je v izjemni preprostosti virusne strukture, ki je reducirana na eno molekulo – nosilec genoma, virusne RNA, DNK ali v nekaterih različicah njihovo kombinacijo. Druga razlika virusa je v dvojnem stanju virusa – »mrtvem« zunajceličnem stanju virusnih delcev oziroma virionov, ki praktično ne kažejo samostojne aktivnosti, in »živem« stanju, ko virus vstopi v gostiteljsko celico in se začne množiti, pri čemer se integrira v celični mehanizem transkripcije DNK.

Vendar se je relativno nedavno, z odkritjem endogenih retrovirusov, izkazalo, da nekateri virusi morda nimajo virionske faze.

Ti virusi prenašajo svoje gene na naslednje generacije, ne da bi šli dlje od celic (od tod tudi njihovo ime – endogeni, z drugimi besedami intrageni), njihov genetski program, vgrajen v celično DNK, pa velja za sestavni del gostiteljskega genoma.

Sedaj je ugotovljeno, da približno 8–10 % človeškega genoma sestavljajo nukleotidna zaporedja retrovirusov, ki so okužili naše evolucijske prednike pred desetimi milijoni let.

Z drugimi besedami, desetino človeške DNK sestavljajo retrovirusni geni, stari več milijonov let (»retro« pomeni, da ti virusi uporabljajo mehanizem reverzne transkripcije za podvajanje lastnega genoma: najprej virusni encim reverzna transkriptaza začne sintetizirati eno verigo DNK na virusni RNK, nato sintetizira drugo verigo na tej verigi, nato pa se ta virusna DNK, ki je prodrla skozi jedrno membrano celice, vključi v gostiteljsko celico in deluje kot matrica za sintezo virusnih RNK s strani gostiteljske celice).

Raziskovalci z Oxfordskega inštituta so se skupaj z Aarano Diamond Centrom za raziskave aidsa (New York, ZDA) in Rega Institute (Belgija) odločili ugotoviti mehanizem, s katerim so se starodavni retrovirusi lahko v velikih količinah registrirali v naših genih.

V ta namen so preučevali genome 38 sesalcev. Iz teh genomov so izolirali regije, ki vsebujejo retrovirusna nukleotidna zaporedja, in jih nato primerjali in silico (z drugimi besedami, v siliciju z uporabo specializiranih računalniško-matematičnih metod) glede podobnosti, razlik in vloge, ki jo zasedajo v virusni regiji DNK.

Kot je pokazala analiza, je določena kategorija endogenih retrovirusov na neki točki svoje evolucije izgubila gen env, ki je odgovoren za beljakovino, ki pomaga virusu prodreti v celico.

Izguba sposobnosti okužbe drugih celic ni pomenila izgube sposobnosti samorepliciranja, le da je zdaj celotna življenjska doba virusa začela potekati znotraj gostiteljske celice vzporedno z njegovo lastno življenjsko dobo s pomočjo virusnih mobilnih segmentov DNK - retrotranspozonov.

Čeprav je najbolj zanimivo to, da so nekateri retrovirusi z izgubo infekcijske funkcije hitro povečali svojo zastopanost v genomu, kar je povzročilo prevlado genskega materiala virusov v DNK sesalcev.

Z primerjavo različnih genomov so raziskovalci povzeli vsestranskost tega pojava: izguba nalezljivosti je povzročila 30-kratno povečanje količine virusnega materiala.

Ali so endogeni retrovirusi nevarni za zdravje?

Virusi se odlično spopadajo z nalogo širjenja lastnih genov, saj se v človeški DNK registrirajo kot potniki, ne da bi pri tem škodovali transportu. Za lastnike so v večini primerov nepatogeni, neinfekcijski, ne tvorijo virionskih delcev, z drugimi besedami, ne okužijo nikogar in so prisotni pod regulativnim nadzorom celične transkripcije DNK.

Če pogledamo z drugega zornega kota, obstajajo dokazi, da imajo nekateri endogeni retrovirusi (kot nekateri eksogeni, ki povzročajo na primer Rousov sarkom, limfome in mielopatije) onkogeni potencial in imajo vse možnosti, da spodbudijo razvoj raka, čeprav še vedno ni jasno, kaj sproži procese, ki telo silijo k takšnim tveganjem. Študija "fosilnih" virusov v našem genomu se šele začenja, zato so najbolj informativna odkritja, ki nas silijo, da na svoje telo pogledamo s povsem drugega zornega kota, še pred nami.