Допрыгались…
Недавно в Биореакторе уже освещалась тема прыгучих свойств некоторых участков ДНК, так называемых транспозонов.
Транспозоны относятся к мобильным генетическим элементам (МГЭ). Собственно, МГЭ представляют из себя последовательности ДНК той или иной длины и пространственной конфигурации, способные перемещаться внутри генома, или за его пределы, если мы рассматриваем МГЭ в широком смысле и говорим, например, о плазмидах.
Сегодня хочу затронуть тему ретротранспозонов и гипотез происхождения ретровирусов, одним из примеров коих является всем известный вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) и менее известные ретровирусы, ассоциированные с тяжёлыми нейродегенеративными заболеваниями.
Сразу хочу внести ясность и обозначить, что приставка «ретро-» не говорит о солидном возрасте транспозонов или вирусов. Она призвана донести информацию о том, что ни ретротранспозоны, ни ретровирусы просто «жить не могут» без обратной транскрипции, т.е. они обращают вспять нормальный процесс чтения ДНК, чтобы записать себя в геном своего хозяина.
Ретротранспозоны устроены несколько сложнее ДНК-транспозонов, имеющих в свих последовательностях лишь повторы по краям, а в середине ген, кодирующий фермент транспозазу, обеспечивающую вырезание ДНК-транспозона из одного участка и вставку в другой участок генома.
Ретротранспозоны помимо краевых повторов имеют гены обратной транскриптазы и интегразы. «Прыжки» ретротранспозонов включают промежуточную стадию молекулы РНК, которая считывается с участка ретротранспозона а затем, в свою очередь, используется как матрица для обратной транскрипции в последовательность комплементарной ДНК. И вот, новоиспеченный ретротранспозон встраивается в несвойственный ему ранее участок генома. Другими словами и с меньшим количеством букАв: обратная транскриптаза синтезирует ДНК-копию ретротранспозона (на матрице его РНК), а интеграза встраивает его в новое место в геноме.
Переходим к сути: если в нуклеотидную последовательность ретротранспозона добавить ген кодирующий структурный белок, то мы можем получить… барабанная дробь… та-дам… ретровирус!
Таким образом, гипотезы, связывающие происхождение вирусов с эволюцией клеток, выглядят вполне презентабельно. Если учитывать, что сейчас известны факты о способности РНК вместе с экзосомами покидать пределы клетки, то вполне вероятно, что ретротранспозоны как предшественники ретровирусов могли иметь такую же возможность и в процессе «выпрыгиваний» за пределы дозволенного периметра, обзаводиться генами, кодирующими структурные белки, позволяющие формировать вирусные частицы.
Побочна мыслЯ: если предположить, что вышеприведенные умозаключения верны, то дополнительным выводом напрашивается возведение этих мелких ретропаразитов вирусной природы в ранг живых существ, вопреки тому, что вне клетки они не проявляют свойств живого организма.
Ретровирусы условно можно разделить на экзогенные и эндогенные.
Экзогенные ретровирусы распространяются горизонтально. К экзогенным вирусам относят ВИЧ, вирус саркомы Рауса, Т-лимфотропные вирусы человека и др. Экзогенные ретровирусы обычно инфицируют определенный тип соматических клеток и распространяются от хозяина к новым особям путем горизонтальной передачи.
Часть ретровирусов, называемых эндогенными (human endogenous retroviruses, HERV), приобрела способность передаваться вертикально, а их генетическая информация стала составной частью клеточного генома всех органов и тканей человека и животных (эти причинно-следственные связи применимы, если мы принимаем за основу гипотезу «первичности» ретровирусов, а не ретротранспозонов). Интегрированный в геном провирус может содержать гены, необходимые для формирования полноценного вириона, но в большинстве случаев ведёт себя как группа генов, находящихся под регуляторным контролем клетки. Клеточный контроль обычно приводит к частичному или полному подавлению экспрессии вирусных генов. Обычно HERV никак себя не проявляют, но под действием различных факторов (инфекции, гипоксии, некоторых лекарств, воспаления или мутаций) может случиться их реактивация – начнется синтез вирусного белка или даже сборка вирусных частиц. Интересно, что экспрессия HERV коррелирует с проявлением некоторых неврологических заболеваний: рассеянного склероза, бокового амиотрофического склероза и шизофрении.
Приверженцы гипотезы о том, что HERV представляют собой следы предыдущей ретровирусной инфекции, назвали их «ископаемые вирусы».
На схеме (рис. 3) представлено как возможно в случае HERV наследственная ретровирусная инфекция затронула клетки зародышевой линии, а провирусные последовательности были эндогенизированы и вертикально переданы всем клеткам потомков. Таким образом, HERV передавались по наследству потомству и закреплялись в человеческой популяции. Схема так же отражает общую структура полноразмерного провируса HERV. Вирусные гены кодируют структурные и неструктурные белки. В то время как при экзогенных ретровирусных инфекциях интегрированный провирус транскрибируется клеточным механизмом с высвобождением новых вирионов, персистенция HERV в геноме хозяина и действие систем клеточного редактирования приводят к накоплению мутаций, которые часто делают провирусы дефектными в кодировании и, следовательно, неспособными производить инфекционные частицы.
Исходя из всего вышеприведенного возникает вопрос: «что первично, яйцо или курица?». Как все было? Ретровирусы – предки ретротранспозонов, или наоборот? А может в процессе эволюционного развития различных групп организмов ретротранспозоны многократно эволюционировали в ретровирусы и обратно? И кто из этих ретроребят более эволюционно продвинут? Считать ли живыми МГЭ, которые могут быть потомками вирусов? Вопросы пока без однозначных ответов.
Источники:
hттps://wwwтfrontiersinтorg/journals/immunology/articles/10т3389/fimmuт2018т02039/fullрешёткаB1
hттps://wwwтncbiтnlmтnihтgov/pmc/articles/PMC1809191/
hттps://wwwтncbiтnlmтnihтgov/pmc/articles/PMC1187282/
hттps://wwwтnatureтcom/articles/s41580-023-00674-z
hттps://pcrтnews/novosti/endogennye-retrovirusy-cheloveka-assotsiirovany-s-nevrologicheskimi-zabolevaniyami/
hттps://sittaeuropaeaтlivejournalтcom/75378тhtml
frym.2024.1279209
#биология@inbioreactor
#микробиология@inbioreactor
#Заметка@inbioreactor
Текст: #Лисицкая@inbioreactor
#Наука #Научпоп