Древние вирусные молекулы необходимы для развития человека

Генетический материал от древних вирусных инфекций критически важен для развития человека, как показали исследователи из Медицинской школы Стэнфордского университета.

Они идентифицировали несколько некодирующих молекул РНК вирусного происхождения, которые необходимы для того, чтобы оплодотворённая человеческая яйцеклетка приобрела способность на ранних стадиях развития становиться всеми клетками и тканями организма. Блокировка производства этих молекул РНК полностью останавливает развитие.

Вирусное происхождение

Исследователи сосредоточились на длинных межгенных некодирующих РНК (lincRNAs), которые играют роль в приобретении плюрипотентности. С помощью современных методов секвенирования РНК они обнаружили в эмбриональных стволовых клетках человека более 2000 ранее неизвестных последовательностей РНК. 146 из них экспрессировались специфически в эмбриональных стволовых клетках.

23 наиболее высокоэкспрессируемые последовательности были названы HPAT1-23. 13 из них почти полностью состояли из генетического материала, оставшегося после древнего заражения ретровирусом HERV-H.

Критическая роль в развитии

Исследование показало, что HPAT2, HPAT3 и HPAT5 экспрессируются только во внутренней клеточной массе бластоцисты, которая становится развивающимся эмбрионом. Блокировка их экспрессии в одной клетке двухклеточного эмбриона не позволяла этой клетке вносить вклад во внутреннюю клеточную массу.

Экспрессия этих трёх генов также необходима для эффективного перепрограммирования взрослых клеток в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки.

Уникальность для приматов

"Это первый случай, когда было показано, что эти производные от вирусов молекулы РНК напрямую вовлечены в жизненно важные этапы развития человека и необходимы для них", — сказал Витторио Себастьяно.

Особенно интересно, что эти последовательности обнаружены только у приматов, что позволяет предположить, что их функция могла способствовать появлению уникальных характеристик, отличающих человека от других животных.

Механизм действия

Исследователи выяснили, что HPAT-5 специфически влияет на плюрипотентность, взаимодействуя и связывая членов другого семейства РНК, участвующих в плюрипотентности, — let-7.

"Раньше считалось, что все ретровирусные элементы функционируют в основном одинаково. Теперь мы узнаём, что они функционируют как индивидуальные элементы с очень специфическими и важными ролями в наших клетках", — отметил Йенс Дуррути-Дуррути.

Исследование опубликовано 23 ноября в журнале Nature Genetics.