Вирусы играют ключевую роль в эволюции и выживании видов

Новое исследование в Nature Structural & Molecular Biology показывает, что вирусы играют ключевую эволюционную роль в способности млекопитающих к размножению и выживанию. Учёные из Детского перинатального института Цинциннати и Университета Адзабу в Японии получили данные, изучая лабораторных мышей и человеческие зародышевые клетки.

В двух статьях, опубликованных в одном номере журнала, раскрываются два фундаментальных процесса, лежащих в основе транскриптомов зародышевой линии. Показано, что видоспецифичные транскриптомы тонко настраиваются эндогенными ретровирусами в зародышевой линии млекопитающих.

Транскриптомы зародышевой линии включают всю матричную РНК (mRNA) в половых клетках, которые содержат половину хромосом, передаваемую потомству. Таким образом, они определяют уникальный характер сперматозоидов и яйцеклеток, подготавливая следующее поколение жизни.

Клиническая значимость

Нарушение регуляции экспрессии генов при формировании мужских сперматозоидов тесно связано с мужским бесплодием и врождёнными дефектами. Вирусы, особенно эндогенные ретровирусы (ERVs), являющиеся неотъемлемой частью биологии млекопитающих, могут кардинально влиять на экспрессию генов. ERVs — это молекулярные остатки ретровирусов, которые со временем встраиваются в геном.

«Из нашего исследования мы узнаём, что в целом вирусы играют важную роль в движении эволюции. В долгосрочной перспективе вирусы оказывают положительное влияние на наш геном и формируют эволюцию», — объясняет руководитель исследований Сатоши Намекава.

Переключение супер-энхансеров

Исследование Maezawa и Sakashita et al. показало, что масштабная реорганизация супер-энхансеров в геноме запускает всплеск экспрессии генов зародышевой линии после того, как половые клетки вступают в мейоз. Супер-энхансеры регулируются двумя молекулами, которые действуют как переключатели контроля «всплеска» генов: фактором транскрипции A-MYB и белком SCML2, критическим для формирования сперматозоидов.

Транспозоны и «прыгающие гены»

Эндогенные ретровирусы — это группа транспозонных элементов (TEs), мобильных генетических элементов, которые составляют примерно 40–50% генома млекопитающих. Их также называют «прыгающими генами». Исследование Sakashita et al. показало, что механизмы, управляемые ERVs, помогают тонко настраивать видоспецифичные транскриптомы.