Людей не існував би без нього віруси оскільки вірусний білок відіграє ключову роль у розвитку людина ембріон. Однак іноді вони становлять загрозу існуванню у вигляді захворювань, як у випадку з нинішньою пандемією COVID-19. За іронією долі, віруси складають ~8% нашого генома, отриманого в ході еволюції, що робить нас «практично химерою».
Безсумнівно, найганебнішим і жахливим словом 2020 року є «вірус'. Роман коронавірус є відповідальним за нинішню безпрецедентну хворобу COVID-19 і майже близький колапс світової економіки. Все це викликано крихітною частинкою, яка навіть не вважається «повністю» живою, оскільки знаходиться в нефункціональному стані за межами господаря, а зберігається всередині лише після зараження господаря. Більш дивним і шокуючим є той факт, що ст людей несуть вірусні «гени» з незапам’ятних часів, і зараз вірусні гени становлять ~8% людина геном (1). Щоб поглянути на це в перспективі, лише ~1% людина Геном функціонально активний, відповідальний за створення білків, які визначають, ким ми є.
Історія стосунків між людей та віруси почалося 20-100 мільйонів років тому, коли наші предки заразилися віруси. Кожне сімейство ендогенних ретровірусів походить від однієї інфекції клітин зародкової лінії екзогенним ретровірусом, який після інтеграції в нашого предка розширився та еволюціонував (2). Розмноження з наступною горизонтальною передачею від батьків до нащадків, і сьогодні ми маємо ці вірусні геноми, вбудовані в нашу ДНК як людина ендогенні ретровіруси (HERV). Це безперервний процес і може навіть відбуватися зараз. У ході еволюції ці HERV набули мутацій, стабілізувалися в людина геном і втратили здатність викликати захворювання. Ендогенний ретровіруси присутні не лише в людей але всюди присутні в усіх живих організмах. Усі ці ендогенні ретровіруси, згруповані в три класи (клас I, II та III), що зустрічаються у різних видів тварин, виявляють філогенетичний зв’язок на основі подібності їхньої послідовності (3), як показано на малюнку нижче. HERV належать до групи I класу.
З різних вбудованих ретровірусів, присутніх у людина Класичним прикладом генома, який варто згадати тут, є ретровірусний білок, який є високофузогенним білком оболонки, який називається синцитином, (5) чия початкова функція в вірус полягав у злитті з клітинами господаря, щоб викликати інфекцію. Зараз цей білок адаптовано в людей для формування плаценти (злиття клітин для створення багатоядерних клітин), яка не тільки забезпечує плід харчуванням від матері під час вагітності, але й захищає плід від імунної системи матері завдяки імуносупресивній природі білка синцитину. Цей конкретний HERV довів свою користь для людина раси, визначаючи саме її існування.
HERV також беруть участь у забезпеченні вродженого імунітету хазяїна шляхом запобігання подальшому інфікуванню віруси або зменшення тяжкості захворювання при повторному зараженні аналогічним типом віруси. Огляд 2016 року Кацуракіса та Асвада (6) описує, що ендогенний віруси можуть діяти як регуляторні елементи для генів, які контролюють імунну функцію, тим самим сприяючи розвитку імунітету. У тому ж році Chuong та інші (7) продемонстрували, що певні HERVs діють як підсилювачі регуляції, модулюючи експресію генів, індукованих IFN (інтерфероном), забезпечуючи таким чином вроджений імунітет. Продукти експресії HERV також можуть діяти як асоційовані з патогенами молекулярні моделі (PAMP), запускаючи клітинні рецептори, відповідальні за першу лінію захисту господаря (8-10).
Іншим цікавим аспектом HERV є те, що деякі з них демонструють поліморфізм інсерції, тобто різна кількість копій присутня в геномі через події інсерції. Дослідження 20 суб’єктів, які належать до різних етнічних груп, виявило моделі вставного поліморфізму між 0-87% у всіх суб’єктів (11). Це може мати наслідки для виникнення захворювань шляхом активації певних генів, які в іншому випадку мовчазні.
Було також показано, що певні HERV пов’язані з розвитком аутоімунних захворювань, таких як розсіяний склероз (12). За нормальних фізіологічних умов експресія HERV жорстко регулюється, тоді як при патологічних станах через зміни зовнішнього/внутрішнього середовища гормональні зміни та/або мікробна взаємодія можуть викликати порушення регуляції експресії HERV, що призводить до захворювання.
Наведені вище характеристики HERVs дозволяють припустити, що не тільки їх присутність у людина генома неминуче, але вони мають здатність регулювати гомеостаз імунної системи, активуючи або пригнічуючи її, тим самим спричиняючи різні ефекти (від корисних до викликаючих хвороб) у господарів.
Пандемія COVID-19 також спричинена ретровірусом SARS-nCoV-2, який належить до сімейства грипу, і можливо, що в ході еволюції геноми, пов’язані з цим сімейством віруси інтегровано в людина геному і зараз присутні як HERV. Існує припущення, що ці HERV можуть проявляти різні поліморфізми, як згадувалося вище, серед людей різної етнічної приналежності. Ці поліморфізми можуть бути у формі різної кількості копій цих HERV та/або наявності чи відсутності мутацій (змін у послідовності геному), накопичених протягом певного періоду часу. Ця мінливість інтегрованих HERV може пояснити різницю в показниках смертності та тяжкості захворювання COVID-19 у різних країнах, які постраждали від пандемії.
***
Список використаної літератури:
1. Griffiths DJ 2001. Ендогенні ретровіруси в людина послідовність геному. Genome Biol. (2001); 2(6) Відгуки 1017. DOI: https://doi.org/10.1186/gb-2001-2-6-reviews1017
2. Boeke, JD; Стоє, JP (1997). «Ретротранспозони, ендогенні ретровіруси та еволюція ретроелементів». In Coffin, JM; Хьюз, Ш.; Вармус, ВІН (ред.). Ретровіруси. Лабораторна преса Cold Spring Harbor. PMID 21433351.
3. Vargiu L та ін. Класифікація та характеристика людина ендогенні ретровіруси; поширені мозаїчні форми. Ретровірусологія (2016); 13: 7. DOI: 10.1186 / s12977-015-0232-y
4. Classes_of_ERVs.jpg: Jern P, Sperber GO, Blomberg J (похідна робота: Fgrammen (обговорення)), 2010. Доступно в Інтернеті за адресою https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Classes_of_ERVs.svg Доступ 07 травня 2020 року
5. Блондин, JL; Лавілетт, Д; Чейнет, В.; Бутон, О; Оріол, Г.; Chapel-Fernandes, S; Mandrandes, S; Маллет, Ф; Коссет, Флорида (7 квітня 2000 р.). «Оболонковий глікопротеїн людина ендогенний ретровірус HERV-W експресується в плаценті людини та зливає клітини, що експресують рецептор ретровірусу ссавців типу D». Ж. Вірол. 74 (7): 3321–9. DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.74.7.3321-3329.2000.
6. Кацуракіс А та Асвад А. Еволюція: ендогенна Віруси Надайте швидкі шляхи для противірусного імунітету. Сучасна біологія (2016). 26: R427-R429. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.072
7. Chuong EB, Elde NC, and Feschotte C. Регуляторна еволюція вродженого імунітету через коопцію ендогенних ретровірусів. Наука (2016) Вип. 351, випуск 6277, с. 1083-1087. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad5497
8. Wolff F, Leisch M, Greil R, Risch A, Pleyer L. Двосічний меч (ре)експресії генів за допомогою гіпометилюючих агентів: від вірусної мімікрії до використання як первинних агентів для цільової модуляції контрольної точки імунітету. Сигнал стільникового зв'язку (2017) 15:13. DOI: https://doi.org/10.1186/s12964-017-0168-z
9. Hurst TP, Magiorkinis G. Активація вродженої імунної відповіді ендогенним ретровіруси. J Gen Virol. (2015) 96:1207-1218. DOI: https://doi.org/10.1099/vir.0.000017
10. Chiappinelli KB, Strissel PL, Desrichard A, Chan TA, Baylin SB, Correspondence S. Інгібування метилювання ДНК викликає реакцію інтерферону при раку через dsRNA, включаючи ендогенні ретровіруси. Клітинка (2015) 162:974–986. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.07.011
11. Мехраб Г., Сібел Ю., Каніє С., Севгі М. та Нермін Г. Ендогенний організм людини ретровірус-H інсерційний скринінг. Звіти про молекулярну медицину (2013). DOI: https://doi.org/10.3892/mmr.2013.1295
12. Gröger V та Cynis H. Ендогенні ретровіруси людини та їхня ймовірна роль у розвитку аутоімунних захворювань, таких як розсіяний склероз. Передня мікробіол. (2018); 9: 265. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00265
***
