Zistilo sa, prečo 10 % ľudského genómu tvoria gény retrovírusov

Virológovia identifikovali mechanizmus, ktorý umožnil retrovírusom efektívne sa replikovať milióny rokov ako súčasť DNA cicavcov.

Hlavnou úlohou vírusov sa považuje prenos vlastných génov na nasledujúce generácie. V snahe rozmnožovať sa za každú cenu sa všetky vírusy nelíšia od iných živých organizmov vrátane človeka.

Rozdiel spočíva vo výnimočnej jednoduchosti štruktúry vírusu, ktorá je redukovaná na jednu molekulu – nosiča genómu, vírusovej RNA, DNA alebo v niektorých variantoch ich kombináciu. Ďalší rozdiel vírusu spočíva v dvojakom stave vírusu – „mŕtvom“ extracelulárnom stave vírusových častíc alebo viriónov, ktoré nevykazujú prakticky žiadnu samostatnú aktivitu, a „živom“ stave, keď vírus vstúpi do hostiteľskej bunky a začne sa množiť, pričom sa integruje do bunkového mechanizmu transkripcie DNA.

Ale pomerne nedávno, s objavením endogénnych retrovírusov, sa ukázalo, že niektoré vírusy nemusia mať viriónové štádium.

Tieto vírusy prenášajú svoje vlastné gény do nasledujúcich generácií bez toho, aby prekročili hranice buniek (odtiaľ pochádza aj ich názov – endogénne, inými slovami intragénne), a ich genetický program, zabudovaný do bunkovej DNA, sa považuje za neoddeliteľnú súčasť hostiteľského genómu.

Teraz sa zistilo, že približne 8 – 10 % ľudského genómu pozostáva z nukleotidových sekvencií retrovírusov, ktoré infikovali našich evolučných predkov pred desiatkami miliónov rokov.

Inými slovami, desatinu ľudskej DNA tvoria retrovírusové gény, ktoré sú staré niekoľko miliónov rokov („retro“ znamená, že tieto vírusy používajú mechanizmus reverznej transkripcie na replikáciu vlastného genómu: najprv vírusový enzým reverzná transkriptáza začne syntetizovať jeden reťazec DNA na vírusovej RNA, potom syntetizuje druhý reťazec na tomto reťazci a potom sa táto vírusová DNA po preniknutí jadrovou membránou bunky začlení do hostiteľskej bunky a funguje ako matrica na syntézu vírusových RNA hostiteľskou bunkou).

Výskumníci z Oxfordského inštitútu spolu s Aarano Diamond Center for AIDS Research (New York, USA) a Rega Institute (Belgicko) sa rozhodli zistiť mechanizmus, akým sa staroveké retrovírusy dokázali vo veľkom množstve zaregistrovať v našich génoch.

Za týmto účelom študovali genómy 38 cicavcov. Z týchto genómov izolovali oblasti obsahujúce retrovírusové nukleotidové sekvencie a potom ich in silico (inými slovami, v kremíku pomocou špecializovaných počítačovo-matematických metód) porovnali z hľadiska podobností, rozdielov a úlohy, ktorú zastávajú v oblasti vírusovej DNA.

Ako ukázala analýza, určitá kategória endogénnych retrovírusov v určitom bode svojej evolúcie stratila gén env, ktorý je zodpovedný za proteín, ktorý pomáha vírusu preniknúť do bunky.

Strata schopnosti infikovať iné bunky neznamenala stratu schopnosti samoreplikácie, len teraz celá životnosť vírusu začala prebiehať vo vnútri hostiteľskej bunky paralelne s jeho vlastnou životnosťou pomocou mobilných segmentov DNA vírusu - retrotranspozónov.

Najzaujímavejšie však je, že so stratou infekčnej funkcie určitými retrovírusmi sa tieto vírusy rýchlo zastúpili v genóme, čo malo za následok prevahu genetického materiálu vírusov v DNA cicavcov.

Porovnaním rôznych genómov výskumníci zhrnuli všestrannosť tohto javu: strata infekčnosti viedla k 30-násobnému nárastu množstva vírusového materiálu.

Sú endogénne retrovírusy nebezpečné pre zdravie?

Vírusy sa dokonale vyrovnávajú s úlohou šírenia vlastných génov, pretože sa zaregistrovali v ľudskej DNA ako pasažieri bez toho, aby spôsobili poškodenie transportu. Pre majiteľov sú vo väčšine prípadov nepatogénne, neinfekčné, netvoria viriónové častice, inými slovami, nikoho neinfikujú a sú prítomné pod regulačnou kontrolou bunkovej transkripcie DNA.

Pri pohľade na vec z iného uhla pohľadu existujú dôkazy o tom, že niektoré endogénne retrovírusy (ako napríklad niektoré exogénne, ktoré spôsobujú napríklad Rousov sarkóm, lymfómy a myelopatie) majú onkogénny potenciál a majú všetky šance stimulovať rozvoj rakoviny, hoci to, čo spúšťa procesy, ktoré nútia telo platiť takéto riziká, stále nie je jasné. Štúdium „fosílnych“ vírusov v našom genóme sa len začína, takže najinformatívnejšie objavy, ktoré nás nútia pozrieť sa na naše telo z úplne iného uhla pohľadu, sú ešte len pred nami.