Древний вирус защищает коал от новых вирусных атак

Геном человека содержит множество эндогенных ретровирусов — фрагментов деградировавшей и обычно безвредной ДНК ретровирусов, передающихся из поколения в поколение вместе с нашей собственной генетической информацией. Поскольку большинство эндогенных ретровирусов являются частью нашей ДНК миллионы лет, учёные не могут объяснить, как они превратились из вирулентных, вызывающих болезни форм в инертные «мусорные ДНК». Новое исследование, опубликованное в журнале PNAS, ищет ответ на примере коал.

«У людей самые молодые известные группы эндогенных ретровирусов имеют возраст около 5 миллионов лет. Это сильно затрудняет понимание процесса. Но коала — один из немногих видов, у которых известно о продолжающемся вторжении ретровируса в зародышевую линию», — говорит Альфред Рока, соавтор исследования.

Как и другие вирусы, ретровирусы сначала атакуют извне. Они встраивают фрагменты своей ДНК в генетический код хозяина. Если они попадают в сперматозоиды и яйцеклетки, их гены могут передаваться потомству, становясь постоянной частью репродуктивного генома (зародышевой линии).

Сначала новые эндогенные ретровирусы могут продолжать реплицироваться с катастрофическими последствиями для хозяина. Но со временем их последовательности перестают кодировать болезнетворные вирусы и становятся инертными. До сих пор учёные могли лишь строить догадки, почему и как это происходит.

Поскольку коалий ретровирус относительно молод (менее 50 000 лет) и ещё не зафиксировался в определённом месте генома коалы, учёные смогли наблюдать его взаимодействия с геномом в реальном времени.

Неожиданно геном коалы борется с огнём с помощью огня. Исследователи обнаружили, что древний и неродственный эндогенный ретровирусный элемент встраивается в новый ретровирус посредством рекомбинации, деактивируя его. Рекомбинантная последовательность не кодирует ничего, вместо того чтобы кодировать белки, которые собираются в инфекционный ретровирус.

«Мы, возможно, нашли доказательства молекулярного защитного механизма хозяев против новых ретровирусных атак, опосредованного более древними ретровирусными элементами», — говорит первый автор исследования Ульрике Лёбер.

Ведущий автор исследования Алекс Гринвуд добавляет: «Исследование подчёркивает, как мало мы знаем о разнообразии и резервуарах ретровирусов среди дикой природы. Коала, вид, обычно не ассоциирующийся с биомедицинскими прорывами, даёт ключевое представление о процессе, который сформировал 8% человеческого генома».

К сожалению для коал, полная деградация их ретровируса, вероятно, займёт очень много времени — сотни тысяч лет. А тем временем большинство коал, особенно в северной Австралии, будут продолжать страдать от связанных с ретровирусом раков и иммуносупрессии.

Но пока идёт битва вируса с вирусом, учёные могут помочь. «Полный геном коалы позволил показать, что у одной особи может быть более ста вставок коальего ретровируса в её геном. Это поможет определить, какие штаммы более опасны, и поспособствует разработке вакцины», — говорит соавтор Ребекка Джонсон.

Статья «Деградация и ремобилизация эндогенных ретровирусов путём рекомбинации на самых ранних стадиях вторжения в зародышевую линию» опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.