Круто ты попал в ДНК

Круто ты попал в ДНК

Ученые открыли яркий случай иронии эволюции: фрагменты генетического материала вирусов, закрепившиеся в ДНК человека, со временем превратились в ключевые элементы иммунной системы, которая как раз и борется с опасными микроорганизмами, в том числе с вирусами. В приключениях вирусной ДНК в геноме человека разбиралась «Лента.ру».

Некоторые вирусы в процессе размножения вписывают последовательность своего генома в ДНК тех организмов, внутри которых они паразитируют. Такие существа получили название ретровирусов. Самым известным патогеном этого типа является вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Обычно после вписывания клетка превращается в фабрику, где изготавливаются новые копии вируса — но иногда этот процесс подавляется, хотя вирусная ДНК и остается внутри хромосомы. Если этот процесс произошел в стволовой половой клетке, то такую последовательность будут наследовать потомки инфицированной особи — именно этот материал и называется эндогенными ретровирусами (ЭРВ).

Закрепляются ретровирусы в геноме случайным образом, что делает их надежным индикатором эволюционной истории: наличие следов вируса на одном и том же участке ДНК у двух различных видов однозначно указывает на наличие общего предка. Например, определенные ЭРВ есть только у шимпанзе и человека, и только у орангутанов, горилл, шимпанзе и человека — в точном соответствии с эволюционным древом приматов.

Хотя доля ЭРВ в ДНК человека доходит до девяти процентов, изначально ученые считали их балластом — «шумом». Затем исследователи попытались прояснить их опасность для здоровья. Проще всего это оказалось сделать на примере животных. Так, в 2014 году британские ученые нашли в геномах 38 видов млекопитающих 27 711 ЭРВ, скопившихся за последние 10 миллионов лет.

Впрочем, они же обнаружили странный факт: чем крупнее животное, тем активнее его организм «вычеркивает» из генома ЭРВ. У мышей (средний вес — 19 граммов), например, 3331 ЭРВ, у людей (весят в среднем 60 килограммов) их 1085, а у китов — всего 55. Ученые предположили, что изобилие ЭРВ в геноме является опасным, иначе крупные животные не стали бы от них избавляться. Вероятно, дело в том, что ЭРВ связаны с мутациями, в результате которых в организме начинают развиваться злокачественные опухоли.

Однако у человека следов вредоносного воздействия ЭРВ обнаружить пока не удалось. Более того, ученые находят доказательства того, что реликты древних вирусных инфекций неожиданным образом приносят пользу здоровью и сохраняются в геноме по принципам естественного отбора на ценные признаки.

Так, в 2015 году Джоанна Высоцка (Joanna Wysocka) и ее коллеги из Стэнфордского университета выяснили, что ЭРВ обеспечивает выживание людей: он защищает трехдневные эмбрионы от других вирусов и регулирует генную активность клеток. В составляющих плод восьми клетках ученые нашли не только ДНК родителей, но и генный материал HERVK — самого последнего ЭРВ, попавшего к человеку (около 200 тысяч лет назад).

HERVK вырабатывает белок, не позволяющий другим вирусам попасть в эмбрион, то есть вирус защищает человека от гриппа и других опасных болезней. Более того, Rec (акцессорный белок HERVK) связывает некоторые клеточные РНК и регулирует деятельность рибосом. Таким образом, ЭРВ играет важную роль в раннем развитии человека, участвуя в генной активности эмбриональных клеток. Открытие Высоцки дало новый аргумент ученым, уверенным, что ретровирусы помогли человеку выделиться в отдельный вид, отличный от обезьян.

Дальше — больше. Генетики из Университета Юты экспериментальным образом обнаружили, что при удалении ЭРВ из многих участков генома «ломается» иммунная система человека, защищающая его от болезнетворных микроорганизмов. Ученые работали с интерферонами — молекулярными сигналами, которые выделяются при вторжении вируса и принуждают соседние клетки активировать сотни генов, отвечающих за защиту от «захватчиков». Специалисты изучили открытые базы данных по генам в клетках человека и обнаружили тысячи ЭРВ, которые запускались от интерферонов. Более того, эти ЭРВ были не случайным образом раскинуты по геному: больше всего их было рядом с генами, играющими важную роль в работе иммунной системы.

Чтобы доказать связь ЭРВ и иммунитета, ученые вырезали эти фрагменты инструментом CRISPR/Cas9. Оказалось, что в модифицированных клетках, лишенных чужеродных элементов, гены иммунитета перестали реагировать на интерфероны. Когда же часть клеток (у которых убрали ЭРВ рядом с геном AIM2) заразили опасным вирусом, они не могли ответить адекватной иммунной реакцией. Таким образом, ДНК древних вирусов стала важным элементом защиты организма от их современных «родственников».

Более того, сравнительный анализ геномов различных млекопитающих показал, что многие животные независимым образом были атакованы родственными гаммаретровирусами типа MER41. Случилось это 50-75 миллионов лет назад. У лемуров, летучих мышей, хищных и парнокопытных различные ретровирусы создали сходные по механизму действия энхансеры интерферонных реакций.

Ученые отмечают, что соседство «иммунных» генов и ДНК не случайно. Вирусы специально нацеливались на эксплуатацию системы иммунных сигналов, способных облегчить размножение вирусов. Кстати, даже современные вирусы (тот же ВИЧ) обладают элементами, взаимодействующими с интерферонами. Ирония эволюции заключается в том, что адаптивные механизмы вирусов, помогавшие победить иммунную систему, были впоследствии переработаны и включены в ее арсенал.

Newsland.ru

Похожие новости:
Шанхайский Рейтинг 500 университетов
15 августа был опубликован очередной Шанхайский Рейтинг 500 университетов, согласно которому, подавляющее большинство лучших высших учебных заведений находятся в США. В Топ-100 попали также три израильских вуза. Топ-10 университетов: 1. Гарвардский университет (США)2. Стэнфордский университет (США) 3. Массачусетский ..
2012-08-15 2643 0 Разное, интересное
0
Американцы придумали беспилотник из грибов и бактерий
Американские инженеры представили первый в мире «биологический дрон» — автономный летательный аппарат, корпус которого изготовлен из грибов (живые организмы по ходу роста приняли нужную форму). Дрон успешно прошел испытания, сообщает New Scientist. Главную ценность изобретение представляет ..
2014-11-13 1212 0 Разное, интересное
0
Гречко: то, что взорвалось над Челябинском, не метеорит
В небе над Челябинском 15 февраля взорвался не метеорит. В этом уверен дважды герой Советского Союза космонавт Георгий Гречко. На научной конференции, посвященной этому событию, а также кометам и метеоритам в целом, Гречко высказал такое предположение. По его мнению, здесь есть ..
2013-06-22 1803 0 Разное, интересное
0
На Марсе видна пирамида
В объектив камеры робота "Любопытство" попал объект удивительно правильной геометрической формы Известный виртуальный археолог, зоолог и палеонтолог Скотт Уаринг (Scott C. Waring), занятый изучением фотографий с Марса, множит число своих открытий. На днях на снимке, который был передан ..
2015-06-23 2424 0 Разное, интересное
1
Путин одобрил создание объединенного академического университета
Президент РФ Владимир Путин не против идеи создания объединенного академического университета, который попытается войти в число ведущих мировых вузов. Об этом он сказал на встрече с главой РАН Юрием Осиповым, который выступил с инициативой создания такого университета. В ходе встречи ..
2012-11-2 1030 0 Разное, интересное
0
Ключевой элемент жизни попал на Землю с Марса
Химическое соединение, необходимое для зарождения жизни — оксид молибдена — был перенесен на Землю с древнего Марса метеоритом. С таким предположением выступил ученый на конференции Европейской геохимической ассоциации, проходившей во Флоренции. "Эта бинарная форма молибдена не могла присутствовать на Земле ..
2013-09-1 1415 0 Разное, интересное
0
Ученые выяснили древнее происхождение вируса Эбола
Филовирусы (семейство, к которому принадлежит вирус лихорадки Эбола и его не менее опасный родственник — вирус Марбург) возникли как минимум 16-23 миллиона лет назад, в эпоху миоцена. О своем открытии ученые рассказали в журнале PeerJ и в пресс-релизе университета штата Нью-Йорк в Баффало. Раньше ..
2014-10-27 1613 0 Разное, интересное
0
Управление сознанием: эксперименты ЦРУ
У американского правительства есть странная и тёмная тайна - это эксперименты по управлению сознанием, проводимые Центральным разведывательным управлением (ЦРУ), которые начались в 1950-х годах. Проект назывался «МК Ультра» (Project MKULTRA или МК-ULTRA). Он проводился Офисом научной разведки ЦРУ с начала 50-х ..
2014-04-23 1661 0 Разное, интересное
0
В США раскрыли подробности встречи военных с маневрирующим НЛО
Самолеты и корабли авианосной ударной группы Военно-морских сил (ВМС) США Nimitz с 10 по 16 ноября 2004 года три раза пытались преследовать маневрирующий неопознанный летающий объект (НЛО) над акваторией у полуострова Баха-Калифорния (Мексика). Подробности инцидента сообщает The War Zone.Хотя информация о встрече ВМС США с Tic Tac впервые ..
2018-06-04 23451 0 Разное, интересное
0
Коллективный разум начал ставить медицинские диагнозы по интернету
Краудсорсинг помогает ставить правильные медицинские диагнозы пациентам, перед набором симптомов которых оказались бессильны профессиональные врачи. О том, как создать сервис, который ставит медицинские диагнозы с помощью краудсорсинга и оказывается прав в 70 процентах случаев, основатели CrowdMed ..
2015-07-08 5347 0 Разное, интересное
0
Физики научились управлять толпой с помощью беспорядка
Международный коллектив ученых показал, как неупорядоченное внешнее воздействие способно качественно менять коллективное поведение активной материи: группы движущихся частиц или, к примеру, стаи птиц или толпы людей. Исследование опубликовано в Nature Communications.Авторы изучали, как отличается движение ..
2016-03-09 1310 0 Разное, интересное
0
Радиация заменит фитнес!
Ученые доказали, что малые дозы облучения продлевают жизнь Раньше в науке господствовало мнение, что любой уровень радиациии, отличный от естественного фона, губителен для человеческого организма. Поскольку даже минимальное облучение запускает механизм развития онкологических заболеваний. Однако ученые ..
2015-08-25 4355 0 Разное, интересное
0
Невыгодные изобретения, которых боится мир
Прогресс, как известно, не стоит на месте, а движется вперед. Но почему-то за последние сто лет не нашли альтернативу бензину, лекарство от рака или способ накормить население этой планеты. Или нашли? Нет, если бы нашли, то обязательно уже применили бы, и все мы жили бы счастливо. Ведь так? Альтернативное топливо Разговоры про более ..
2013-03-26 1993 0 Разное, интересное
-1
Конец света в 2012 по календарю майя - шутка ученых
АПОКАЛИПСИС ИНТЕРЕСНЕЕ СЕКСА Чем ближе конец 2012 года, тем все более накаляются страсти. Недавние социологические опросы населения в Европе, США и России на тему «Что ожидает нас в декабре 2012 года?» показали, что 45% ждут-таки конца света. А ожидая, интересуются, что с Землей ..
2012-07-22 1509 0 Разное, интересное
0
Армагеддон-2: план уничтожать астероиды ядерными взрывами
Министерство энергетики США и российская Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом» недавно подписали соглашение о сотрудничестве в ряде областей – в частности, в области борьбы с распространением ядерного оружия, в области ядерных реакторов и в области защиты от астероидов. Следует сходу прояснить ..
2013-09-25 1199 0 Разное, интересное
0