Ретровирусы, включая вирус иммунодефицита человека, продолжают свой род, когда включаются в хромосомы клеток-хозяев и становятся частью их жизненного цикла. С одной стороны, это эффективная тактика, но с другой — они обычно не заражают половые клетки, а значит, как правило, не передаются следующему поколению зараженного организма.
Фото: Reuters
Фото: Reuters
Но правил без исключений не бывает, и в ходе эволюции подобная передача наследственной информации все-таки происходила. В геноме человека 3 млрд нуклеотидов, из них только 1,5% участвуют в кодировании белков — и в то же время 8% ведут свой род от фрагментов вирусного генома. Один из них, кстати, кодирует образование плаценты у всех млекопитающих, в том числе и человека.
Таким образом, ретровирусная инвазия в половые клетки была редким, но важным эпизодом в эволюции человека. Но хотя эта «технология» и была известна, до сих пор никто не описывал, как именно половые клетки млекопитающих реагируют на инвазию патогенов, а выясняется, что по-иному, нежели соматические клетки.
KoRV-A — ретровирус, распространяющийся в популяции коалы в Австралии. Заражение этим патогеном делает животных менее защищенными перед инфекционными и онкологическими заболеваниями. Этот же вирус поражает и половые клетки коал, и поэтому большинство детенышей рождаются с частью его генетического материала. Как выяснили ученые из Массачусетской медицинской школы и австралийского Университета Квинсленда, этот материал снабжает клетку «знанием» о жизненном цикле вируса и позволяет не допустить заражения им организма.
«Заражение KoRV-A зародышевой линии коалы продолжается, и можно следовать за эволюцией генома в режиме реального времени»,— восторгается Уильям Тюркауф, профессор Массачусетской медицинской школы, ведущий автор исследования.
«Через то, что происходит с коалами, прошел, видимо, каждый организм на планете. Животные заражаются ретровирусами, их части попадают в половые клетки, затем внедряются в хромосомы, изменяя организацию и функцию генома хозяина, и процесс продолжается, пока хозяин не приручит захватчика»,— подхватывает Вэн Чжипин, другой автор исследования и также массачусетский профессор. «Мы полагаем, что выявили врожденную “иммунную систему” генома, которая отличает нуклеотиды вируса от собственных,— считает Тюркауф.— Геном как бы говорит: “Привет, ты ген, ты годишься” или “Нет, ты вирус, ты не нужен”».
Теперь исследователи надеются расширить данные. Вэн уверена, что следующим шагом команде удастся установить, каким образом часть ретровируса в первый раз попала в половую клетку и в геном коалы.
The piRNA ResponsetoRetroviralInvasionoftheKoalaGenome; TianxiongYu, Birgit S. Koppetsch, SaraPagliarani, KeithChappell, ZhipingWeng, William E. Theurkauf, журнал Cell, октябрь 2019 г.