Вирус атакует гены коал, но их ДНК даёт отпор

Вирус коал (KoRV) встраивается в их ДНК и передаётся по наследству. Однако геном коал защищается, демонстрируя существование собственной иммунной системы ДНК для подавления захватчиков.

Ретровирус KoRV связан с ослаблением иммунитета, раком и хламидиозом у коал. Все ретровирусы встраиваются в ДНК клеток хозяина, но не все передаются потомству.

Ваша ДНК на 8% состоит из вирусов

За миллионы лет эволюции ретровирусы проникали в геномы всех изученных видов позвоночных. Мы знаем об этом, потому что вирусы иногда заражают половые клетки (сперматозоиды или яйцеклетки), и их ДНК-последовательности передаются из поколения в поколение.

Эти вирусные последовательности могут вызывать болезни, но также были "одомашнены" хозяевами для важных процессов развития. До 8% человеческого генома состоит из остатков инфекционных вирусов.

Хотя известно, что ретровирусы часто появлялись в истории, мало что известно о том, как они проникают в половые клетки и как эти клетки реагируют.

Наблюдение за ретровирусом в действии

Почти все известные случаи вторжения ретровирусов в геном произошли миллионы лет назад. Однако KoRV — недавно обнаруженное исключение. Вирус распространяется между особями, но также заражает половые клетки, поэтому многие коалы рождаются с этим патогеном как частью своего генома.

Учёные из Университета Квинсленда и Медицинской школы Массачусетского университета проанализировали, как половые клетки коал реагируют на заражение KoRV-A.

Их выводы, опубликованные в журнале Cell, показывают, что эти клетки запускают новый "врождённый иммунный ответ генома" на вирусную инфекцию, который может помочь контролировать распространение инфекционного KoRV.

Команда проанализировала ДНК и РНК из образцов тканей диких коал из Юго-Восточного Квинсленда. Они искали короткие последовательности РНК длиной от 23 до 35 нуклеотидов, известные как PIWI-взаимодействующие РНК (piRNA).

Кластеры последовательностей piRNA сохраняются в геноме и служат своего рода "банком памяти" нежелательных последовательностей — сигнатур вторгающихся вирусов, — которые нужно атаковать.

Иммунная система для генома

Основываясь на новых данных, учёные предполагают существование специализированной иммунной системы для защиты от вторжения ретровирусов в геном. Как и обычная иммунная система, она включает:

• Врождённый ответ — защиту общего назначения от атакующих.
• Адаптивный ответ — который учится распознавать конкретные патогены и уничтожать их.

На ранних стадиях заражения половых клеток изменённая последовательность ДНК создаёт "молекулярный паттерн". Его распознаёт врождённая иммунная система генома, которая останавливает активность вируса и начинает производить характерные последовательности piRNA для распознавания захватчика.

Врождённый иммунный ответ работает до тех пор, пока не создаётся "память" о вторжении и не запускается специфический адаптивный ответ.

Учёные предлагают модель, в которой последовательность вторгшегося ретровируса сначала "заглушается", а затем с помощью целевых процессов в конечном итоге становится неотъемлемой частью генома хозяина.

Эта "иммунная система генома" меняет наше понимание того, что формирует геномы всех животных. Геном больше нельзя рассматривать как беззащитную сущность, управляемую исключительно естественным отбором — он даёт отпор.