Хората нямаше да съществува без вируси защото вирусният протеин играе ключова роля в развитието на човешки ембрион. Понякога обаче те представляват екзистенциални заплахи под формата на болести, както в случая на настоящата пандемия от COVID-19. по ирония на съдбата, вируси съставляват ~8% от нашия геном, който е придобит в хода на еволюцията, което ни прави „на практика химера“.
Без съмнение най-скандалната и ужасна дума на 2020 г. е "вирус'. Романът коронавирус е отговорен за настоящата безпрецедентна болест COVID-19 и почти срива на световната икономика. Всичко това е причинено от малка частица, която дори не се счита за „напълно“ жива, тъй като е в нефункционално състояние извън гостоприемника, като същевременно се запазва вътре само при заразяване на гостоприемника. По-изненадващ и шокиращ е фактът, че хората са носители на вирусните „гени“ от незапомнени времена и в момента вирусните гени представляват ~8% от човешки геном (1). Само за да поставим това в перспектива, само ~1% човешки Геномът е функционално активен, отговорен за производството на протеини, които определят кои сме.
Историята на връзката между хората намлява вируси започна преди 20-100 милиона години, когато нашите предци са се заразили от вируси. Всяко семейство от ендогенни ретровируси произлиза от единична инфекция на клетките на зародишната линия от екзогенен ретровирус, който след интегриране в нашия предшественик се разширява и еволюира (2). Размножаването, последвано от хоризонтален трансфер от родители към потомство и днес имаме тези вирусни геноми, вградени в нашата ДНК като човешки ендогенни ретровируси (HERV). Това е непрекъснат процес и може дори да се случва в момента. В хода на еволюцията тези HERVs са придобили мутации, стабилизирали са се в човешки генома и са загубили способността си да причиняват болестта. Ендогенният ретровируси присъстват не само в хората но са вездесъщи във всички живи организми. Всички тези ендогенни ретровируси, групирани в три класа (клас I, II и III), срещащи се при различни животински видове, показват филогенетична връзка, основана на сходството на тяхната последователност (3), както е показано на фигурата по-долу. HERV принадлежат към клас I група.
От различните вградени ретровируси, присъстващи в човешки геном, класически пример, който си струва да се спомене тук, е този на ретровирусен протеин, който е силно фузогенен обвивен протеин, наречен синцитин, (5) чиято първоначална функция в вирус беше да се слее с клетките гостоприемници, за да причини инфекция. Този протеин вече е адаптиран в хората за образуване на плацента (сливане на клетки за създаване на многоядрени клетки), която не само осигурява храна на плода от майката по време на бременност, но също така защитава плода от имунната система на майката поради имуносупресивния характер на протеина синцитин. Този конкретен HERV се оказа полезен за човешки раса, като определя самото й съществуване.
HERV също са замесени в осигуряването на вроден имунитет на гостоприемника чрез предотвратяване на по-нататъшна инфекция от свързани вируси или намаляване на тежестта на заболяването при повторна инфекция от подобен тип вируси. Преглед от 2016 г. от Katzourakis и Aswad (6) описва това ендогенно вируси могат да действат като регулаторни елементи за гени, които контролират имунната функция, като по този начин водят до развитие на имунитет. През същата година Chuong et al (7) показаха, че някои HERV действат като регулаторни подобрители чрез модулиране на експресията на IFN (интерферон) индуцируеми гени, като по този начин осигуряват вроден имунитет. Експресионните продукти на HERV могат също да действат като свързани с патогени молекулярни модели (PAMPs), задействайки клетъчните рецептори, отговорни за първата защитна линия на гостоприемника (8-10).
Друг интересен аспект на HERVs е, че някои от тях показват инсерционни полиморфизми, т.е. различен брой копия присъстват в генома поради събития на вмъкване. Изследване на 20 субекта, принадлежащи към различни етнически групи, разкрива модели на полиморфизъм на вмъкване между 0-87% при всички субекти (11). Това може да има последици за причиняване на заболявания чрез активиране на определени гени, които иначе са тихи.
Доказано е също, че някои HERV са свързани с развитието на автоимунни заболявания като множествена склероза (12). При нормални физиологични условия експресията на HERV е строго регулирана, докато при патологични състояния поради промени във външната/вътрешната среда, хормоналните промени и/или микробното взаимодействие могат да причинят дисрегулация на експресията на HERV, което води до заболяване.
Горните характеристики на HERV предполагат, че не само тяхното присъствие в човешки генома е неизбежен, но те притежават способността да регулират хомеостазата на имунната система, или чрез активиране, или потискане, като по този начин причиняват различни ефекти (от полезни до причиняване на заболяване) в гостоприемниците.
Пандемията от COVID-19 също се причинява от ретровирус SARS-nCoV-2, който принадлежи към семейството на грипа, и може да е правдоподобно, че в хода на еволюцията геномите, свързани с това семейство вируси се интегрира в човешки геном и сега присъстват като HERV. Предполага се, че тези HERV могат да проявяват различни полиморфизми, както беше споменато по-горе, сред хора от различна етническа принадлежност. Тези полиморфизми могат да бъдат под формата на различен брой копия на тези HERV и/или наличие или отсъствие на мутации (промени в последователността на генома), натрупани за определен период от време. Тази променливост в интегрираните HERV може да предложи обяснение за диференциалните нива на смъртност и тежестта на заболяването COVID-19 в различните страни, засегнати от пандемията.
***
Литература:
1. Griffiths DJ 2001. Ендогенни ретровируси в човешки геномна последователност. Genome Biol. (2001); 2(6) Рецензии 1017. DOI: https://doi.org/10.1186/gb-2001-2-6-reviews1017
2. Boeke, JD; Стойе, JP (1997). „Ретротранспозони, ендогенни ретровируси и еволюцията на ретроелементите“. In Coffin, JM; Хюз, SH; Вармус, Н. П. (ред.). Ретровируси. Лабораторна преса Cold Spring Harbor. PMID 21433351.
3. Vargiu L, et al. Класификация и характеристика на човешки ендогенни ретровируси; мозаечните форми са често срещани. Ретровирусология (2016); 13: 7. DOI: 10.1186 / s12977-015-0232-у
4. Classes_of_ERVs.jpg: Jern P, Sperber GO, Blomberg J (производна работа: Fgrammen (беседа)), 2010 г. Предлага се онлайн на https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Classes_of_ERVs.svg Посетен на 07 май 2020 г
5. Блонд, JL; Лавилет, Д; Cheynet, V; Бутон, О; Oriol, G; Chapel-Fernandes, S; Mandrandes, S; Малет, F; Косет, Флорида (7 април 2000 г.). „Гликопротеин на обвивката на човешки ендогенен ретровирус HERV-W се експресира в човешката плацента и слива клетки, експресиращи тип D ретровирусен рецептор на бозайници. J. Virol. 74 (7): 3321–9. DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.74.7.3321-3329.2000.
6. Кацуракис А и Асуад А. Еволюция: Ендогенна Вирусите Осигурете преки пътища за антивирусен имунитет. Актуална биология (2016). 26: R427-R429. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.072
7. Chuong EB, Elde NC и Feschotte C. Регулаторна еволюция на вродения имунитет чрез коопция на ендогенни ретровируси. Наука (2016) том. 351, брой 6277, стр. 1083-1087. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad5497
8. Wolff F, Leisch M, Greil R, Risch A, Pleyer L. Ночът с две остриета на (ре)експресията на гени чрез хипометилиращи агенти: от вирусна мимикрия до експлоатация като първични агенти за целенасочена модулация на имунната контролна точка. Cell Commun Signal (2017) 15:13. DOI: https://doi.org/10.1186/s12964-017-0168-z
9. Hurst TP, Magiorkinis G. Активиране на вродения имунен отговор от ендогенни ретровируси. 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. Инхибирането на метилирането на ДНК причинява интерферонов отговор при рак чрез dsRNA, включително ендогенни ретровируси. Cell (2015) 162:974–986. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.07.011
11. Mehrab G, Sibel Y, Kaniye S, Sevgi M и Nermin G. Human endogenous ретровирус-H скрининг на вмъкване. Доклади за молекулярна медицина (2013). DOI: https://doi.org/10.3892/mmr.2013.1295
12. Gröger V и Cynis H. Човешки ендогенни ретровируси и тяхната предполагаема роля в развитието на автоимунни заболявания като множествена склероза. Преден микробиол. (2018 г.); 9: 265. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00265
***
