Žmonės be jo nebūtų buvę virusai nes viruso baltymai vaidina pagrindinį vaidmenį vystantis žmogaus embrionas. Tačiau kartais jie kelia egzistencinę grėsmę ligų pavidalu, pavyzdžiui, dabartinės COVID-19 pandemijos atveju. Ironiška, virusai sudaro ~ 8% mūsų genomo, kuris buvo įgytas evoliucijos eigoje, todėl esame „praktiškai chimera“.
Liūdniausias ir baisiausias 2020 metų žodis, be jokios abejonės, yra „virusas“. Novelė koronavirusas yra atsakinga už dabartinę precedento neturinčią COVID-19 ligą ir beveik beveik artėjančią pasaulio ekonomikos žlugimą. Visa tai sukelia mažytė dalelė, kuri net nelaikoma „visiškai gyva“, nes yra nefunkcinėje būsenoje už šeimininko ribų, o viduje išlieka tik užkrėsdama šeimininką. Labiau stebina ir šokiruoja tai, kad žmonės viruso „genus“ nešiojo nuo neatmenamų laikų, o šiuo metu viruso genai sudaro ~8% žmogaus genomas (1). Žvelgiant į tai perspektyvoje, tik ~1 proc. žmogaus genomas yra funkciškai aktyvus, atsakingas už baltymų, kurie lemia, kas mes esame, gamybą.
Santykių tarp žmonės ir virusai prasidėjo prieš 20–100 milijonų metų, kai užsikrėtė mūsų protėviai virusai. Kiekviena endogeninė retrovirusų šeima yra kilusi iš vienos gemalo linijos ląstelių infekcijos egzogeniniu retrovirusu, kuris, integravęsis į mūsų protėvį, išsiplėtė ir išsivystė (2). Dauginimasis, po kurio vyksta horizontalus perkėlimas iš tėvų palikuonims, ir šiandien šie viruso genomai yra įterpti į mūsų DNR kaip žmogaus endogeniniai retrovirusai (HERV). Tai yra nenutrūkstamas procesas ir netgi gali vykti šiuo metu. Evoliucijos eigoje šie HERV įgavo mutacijų ir stabilizavosi žmogaus genomo ir prarado gebėjimą sukelti ligą. Endogeninis retrovirusai yra ne tik žmonės bet yra visur visuose gyvuose organizmuose. Visi šie endogeniniai retrovirusai, suskirstyti į tris klases (I, II ir III klasės), atsirandantys įvairiose gyvūnų rūšyse, turi filogenetinį ryšį, pagrįstą jų sekos panašumu (3), kaip parodyta paveikslėlyje žemiau. HERV priklauso I klasės grupei.
Iš įvairių įterptųjų retrovirusų, esančių žmogaus Genomas, klasikinis pavyzdys, kurį čia verta paminėti, yra retrovirusinio baltymo, kuris yra labai fuzogeninis apvalkalo baltymas, vadinamas sincitinu (5), kurio pradinė funkcija virusas turėjo susilieti su šeimininko ląstelėmis, kad sukeltų infekciją. Šis baltymas dabar buvo pritaikytas žmonės suformuoti placentą (ląstelių susiliejimą, kad susidarytų daugiabranduolinės ląstelės), kuri ne tik maitina vaisius iš motinos nėštumo metu, bet ir apsaugo vaisius nuo motinos imuninės sistemos dėl sincitino baltymo imunosupresinio pobūdžio. Šis konkretus HERV pasirodė esąs naudingas žmogaus rasę, apibrėždamas jos egzistavimą.
HERV taip pat buvo susiję su įgimto imuniteto suteikimu šeimininkui, užkertant kelią tolesnei infekcijai virusai arba sumažinti ligos sunkumą pakartotinai užsikrėtus panašaus tipo virusai. 2016 m. Katzourakis ir Aswad apžvalgoje (6) aprašoma, kad endogeninė virusai gali veikti kaip reguliavimo elementai genams, kurie kontroliuoja imuninę funkciją, taip skatinant imuniteto vystymąsi. Tais pačiais metais Chuong ir kt. (7) parodė, kad tam tikri HERV veikia kaip reguliavimo stiprikliai, moduliuodami IFN (interferono) indukuojamų genų ekspresiją ir taip suteikdami įgimtą imunitetą. HERV ekspresijos produktai taip pat gali veikti kaip su patogenais susiję molekuliniai modeliai (PAMP), suaktyvindami ląstelių receptorius, atsakingus už pirmąją šeimininko gynybos liniją (8–10).
Kitas įdomus HERV aspektas yra tai, kad kai kurie iš jų rodo įterpimo polimorfizmą, ty genome dėl įterpimo įvykių yra skirtingas kopijų skaičius. Tyrimas, kuriame dalyvavo 20 skirtingų etninių grupių asmenų, atskleidė įterpimo polimorfizmo modelius tarp 0–87 % visų tiriamųjų (11). Tai gali turėti įtakos ligų atsiradimui aktyvinant tam tikrus genus, kurie kitu atveju yra tylūs.
Taip pat buvo įrodyta, kad tam tikri HERV yra susiję su autoimuninių sutrikimų, tokių kaip išsėtinė sklerozė, išsivystymu (12). Normaliomis fiziologinėmis sąlygomis HERV ekspresija yra griežtai reguliuojama, o patologinėmis sąlygomis dėl išorinės / vidinės aplinkos pokyčių hormoniniai pokyčiai ir (arba) mikrobų sąveika gali sukelti HERV ekspresijos sutrikimą, dėl kurio atsiranda liga.
Pirmiau nurodytos HERV charakteristikos rodo, kad ne tik jų buvimas žmogaus genomas yra neišvengiamas, tačiau jie turi galimybę reguliuoti imuninės sistemos homeostazę ją aktyvuodami arba slopindami, taip sukeldami skirtingą poveikį (nuo naudingumo iki ligos sukėlimo) šeimininkams.
COVID-19 pandemiją taip pat sukelia retrovirusas SARS-nCoV-2, priklausantis gripo šeimai, ir gali būti tikėtina, kad evoliucijos eigoje genomai, susiję su šia virusų šeima. virusai buvo integruotas į žmogaus genomo ir dabar yra kaip HERV. Manoma, kad šie HERV gali turėti skirtingus polimorfizmus, kaip minėta aukščiau, tarp skirtingų etninių grupių žmonių. Šie polimorfizmai gali pasireikšti kaip skirtingų šių HERV kopijų skaičius ir (arba) per tam tikrą laikotarpį sukauptų mutacijų (genomo sekos pokyčių) buvimas arba nebuvimas. Šis integruotų HERV kintamumas gali paaiškinti skirtingą mirtingumo rodiklį ir COVID-19 ligos sunkumą įvairiose pandemijos paveiktose šalyse.
***
Nuorodos:
1. Griffiths DJ 2001. Endogeniniai retrovirusai žmogaus genomo seka. Genome Biol. (2001); 2(6) Reviews 1017. DOI: https://doi.org/10.1186/gb-2001-2-6-reviews1017
2. Boeke, JD; Stoye, JP (1997). „Retrotranspozonai, endogeniniai retrovirusai ir retroelementų evoliucija“. Karste, JM; Hughesas, SH; Varmus, HE (red.). Retrovirusai. Cold Spring Harbor Laboratory Press. PMID 21433351.
3. Vargiu L ir kt. Klasifikavimas ir apibūdinimas žmogaus endogeniniai retrovirusai; paplitusios mozaikinės formos. Retrovirologija (2016); 13: 7. DOI: 10.1186 / s12977-015-0232-y
4. Classes_of_ERVs.jpg: Jern P, Sperber GO, Blomberg J (išvestinis darbas: Fgrammen (talk)), 2010. Prieiga internete adresu https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Classes_of_ERVs.svg Žiūrėta 07 m. gegužės 2020 d
5. Šviesiaplaukė, JL; Lavillette, D; Cheynet, V; Bouton, O; Oriol, G; Chapel-Fernandes, S; Mandrandes, S; Maletas, F; Cosset, FL (7 m. balandžio 2000 d.). „Vokelio glikoproteinas žmogaus endogeninis retrovirusas HERV-W ekspresuojamas žmogaus placentoje ir sujungia ląsteles, ekspresuojančias D tipo žinduolių retroviruso receptorius. J. Virolis. 74 (7): 3321–9. DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.74.7.3321-3329.2000.
6. Katzourakis A ir Aswad A. Evoliucija: endogeninė virusai Pateikite antivirusinio imuniteto sparčiuosius klavišus. Dabartinė biologija (2016). 26: R427–R429. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.072
7. Chuong EB, Elde NC ir Feschotte C. Įgimto imuniteto reguliavimo evoliucija, naudojant endogeninius retrovirusus. Mokslas (2016) T. 351, 6277 laida, 1083-1087 p. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad5497
8. Wolff F, Leisch M, Greil R, Risch A, Pleyer L. Dviašmenis kardas genų (pakartotinai) ekspresijai naudojant hipometilinančius agentus: nuo virusinės mimikos iki išnaudojimo kaip pradinės medžiagos, skirtos tikslinei imuninės kontrolės taško moduliacijai. Mobiliojo ryšio signalas (2017) 15:13. DOI: https://doi.org/10.1186/s12964-017-0168-z
9. Hurst TP, Magiorkinis G. Įgimto imuninio atsako aktyvinimas endogeniniu būdu retrovirusai. J Gen Virol. (2015) 96:1207–1218. DOI: https://doi.org/10.1099/vir.0.000017
10. Chiappinelli KB, Strissel PL, Desrichard A, Chan TA, Baylin SB, Correspondence S. DNR metilinimo slopinimas sukelia interferono atsaką vėžiui per dsRNR, įskaitant endogeninius retrovirusus. Cell (2015) 162:974–986. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.07.011
11. Mehrab G, Sibel Y, Kaniye S, Sevgi M ir Nermin G. Žmogaus endogeninis retrovirusas-H įterpimo patikra. Molekulinės medicinos ataskaitos (2013). DOI: https://doi.org/10.3892/mmr.2013.1295
12. Gröger V ir Cynis H. Žmogaus endogeniniai retrovirusai ir jų galimas vaidmuo vystant autoimuninius sutrikimus, tokius kaip išsėtinė sklerozė. Priekinė mikrobiolė. (2018 m.); 9: 265. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00265
***
