Открыт необычный вирусный код внутри ДНК человека

Наследственный код у людей, а также у целого ряда других млекопитающих содержит фрагменты генетической последовательности специфичного вируса, который мог сыграть важную роль в изменчивости видов, как с положительным, так и с отрицательным знаком. Об этом сообщила группа учёных из Японии и США, возглавляемая Кэидзо Томонагой (Keizo Tomonaga) из университета Осаки (Osaka University).

Один из авторов новой работы – Седрик Фешотт (C?dric Feschotte) из Техасского университета. Он считает, что вирусные атаки, перенесённые предками различных животных и людей миллионы лет назад, отразились на геномах современных видов, в том числе на предрасположенности их к совсем другим заболеваниям (фото UT Arlington, иллюстрация 3DScience.com).

По данным последних исследований, целых 8% человеческого генома происходит не от наших предков-животных, а от вирусов. Однако до сих пор в наследственном коде людей обнаруживались вставки только от различных ретровирусов. Теперь же Томонага и его коллеги открыли первый пример наследования (эндогенизации) у млекопитающих генетического кода от вируса, не принадлежащего данному семейству. И это оказался борнавирус (Bornavirus) — РНК-вирус, интересный тем, что его репликация происходит в ядре клетки.

Учёные проанализировали 234 генома из тех видов, что ранее были секвенированы полностью. В результате нуклеотидные последовательности, гомологичные генам борнавируса (endogenous Borna-like nucleoprotein elements — EBLN), обнаружены в геномах человека, некоторых нечеловекообразных приматов, нескольких грызунов и слонов. Причём в ряде случаев в EBLN оказались нетронутыми открытые рамки считывания, и происходила экспрессия генов с синтезом мРНК.

Интересно также, что анализ показал — добавление кода от борнавируса в код всех этих существ происходило независимо и в разные этапы эволюции. Так, у сусликов данная "обнова" в геноме появилась совсем недавно, а у приматов — 40 миллионов лет назад. Всё это натолкнуло японских и американских генетиков на мысль о важной роли данного вируса в механизме генетической изменчивости видов.

Открытие международной группы учёных прокомментировал и развил Седрик Фешотт. Как и в случае с ассимиляцией кода других вирусов, "новая" последовательность интегрируется в хромосомы половых клеток и далее передаётся от родителей к детям. И это важно, поскольку ранее борнавирус сам по себе биологи лишь связывали с неврологическим заболеванием Борны (Borna disease) и было известно, что поражает этот вирус только нейроны.

Однако получается, что подобные инфекции наших очень отдалённых предков оставили след в геноме нашего вида. Как это происходит, японцы показали на опыте, заразив борнавирусом культивированные человеческие клетки и тут же обнаружив свежие примеры формирования в геноме этих клеток новых последовательностей EBLN.

Седрик рассуждает, что такие случаи заражения популяций с последующим наследованием части генома вируса могут служить источником мутаций в мозге, приводящих к самым различным (по знаку) последствиям для вида в целом. В частности, Фешотт предполагает, что имеется связь между древним подарком от борнавируса людям и таким заболеванием, как шизофрения. (Детали упомянутых исследований можно найти в пресс-релизе Техасского университета и статьях в Nature: 1 и 2.)

Вверху: по данным японцев, попавший некогда в клетки животных геном борнавируса (красные звёздочки) зафиксировался в наследственном коде видов. Далее судьба такой "добавки" может быть различна: способна может распасться на псевдогены или может быть кооптирована в форме нового гена, экспрессия которого даже будет играть какую-то роль в работе клеток.
Внизу: циркулирующие свободно последовательности из генома борнавируса могут попасть в геном клеток головного мозга. И хотя они далее не будут наследованы, они способны вызывать мутации, в свою очередь, ведущие к различным расстройствам (иллюстрации Horie et al., C. Feschotte).