РЕКЛАМА

Хората и вирусите: Кратка история на тяхната сложна връзка и последици за COVID-19

Covid-19Хората и вирусите: Кратка история на тяхната сложна връзка и последици за COVID-19

Хората не биха съществували без вируси тъй като вирусният протеин играе ключова роля в развитието на човешкия ембрион. Въпреки това, понякога те представляват екзистенциални заплахи под формата на заболявания, както в случая на настоящата пандемия от COVID-19. По ирония на съдбата вирусите 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 съставляват ~8% от човешкия геном (1). Само за да представим това в перспектива, само ~1% човешки геном е функционално активен, отговорен за производството на протеини, които определят кои сме.

Историята на връзката между хората и вируси започна преди 20-100 милиона години, когато нашите предци се заразиха с вируси. Всяко ендогенно семейство ретровируси е получено от единична инфекция на клетките на зародишната линия от екзогенен ретровирус, който след интегриране в нашия прародител 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 придобиват мутации, стабилизират се в човешкия геном и губят способността си да причиняват болестта. Ендогенните ретровируси присъстват не само при хората, но са вездесъщи във всички живи организми. Всички тези ендогенни ретровируси, групирани в три класа (Клас I, II и III), срещащи се сред различни животински видове, показват филогенетична връзка, базирана на сходството им в последователността (3), както е показано на фигура по-долу. HERV принадлежат към клас I група.

От различните вградени ретровируси, присъстващи в човешкия 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 във вируса е да се слее с клетките гостоприемници, за да причини инфекция. Този протеин вече е адаптиран при хората, за да образува 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 имуносупресивната природа на синцитина протеин. Този конкретен HERV доказа, че е полезен за човешката раса, като дефинира самото му 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 повторно заразяване от подобен тип вируси. Преглед от 2016 г. на Katzourakis и Aswad (6) описва, че ендогенните 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) демонстрираха, че някои HERV действат като регулаторни подобрители чрез модулиране на експресията на индуцируеми от IFN (интерферон) гени, като по този начин осигуряват вроден имунитет. HERV експресионните продукти могат също да действат като свързани с патогени молекулярни модели (PAMPs), задействайки клетъчните рецептори, отговорни за първата линия на защита 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 човешкия геном е неизбежно, но те притежават способността да регулират хомеостазата на имунната система чрез активиране или потискане, като по този начин причиняват различни ефекти (от благоприятни към причиняване на заболяване) в домакини.

Пандемията COVID-19 също е причинена от ретровирус SARS-nCoV-2, който принадлежи към семейството на грипа, и може да е правдоподобно в хода на еволюцията геноми, свързани с това семейство вируси, да са се интегрирали в човешкия геном и сега присъстват като HERV. Предполага се, че тези HERV могат да проявяват различни полиморфизми, както беше споменато по-горе, сред хора от различен етнически произход. Тези полиморфизми могат да бъдат под формата на диференциален брой копия на тези HERV и/или наличие или отсъствие на мутации (промени в геномната последователност), натрупани за определен период от време. Тази вариабилност 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 последователността на човешкия геном. Геном Биол. (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 характеризиране на човешки ендогенни ретровируси; мозаечни 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. Блондин, Дж.Л.; Lavillette, D; Чейнет, V; Бутон, О; Ориол, G; Chapel-Fernandes, S; Mandrandes, S; Mallet, F; Косет, Флорида (7 април 2000 г.). „Гликопротеин на обвивката на човешкия ендогенен ретровирус HERV-W се експресира в човешката плацента и слива клетки, експресиращи ретровирусния рецептор на бозайници тип D“. 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: Ендогенните вируси осигуряват преки пътища в антивирусния имунитет. Текуща 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. Скрининг за вмъкване на човешки ендогенен ретровирус-H. 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

***

Раджив Сони
Раджив Сониhttps://www.RajeevSoni.org/
Д-р Раджиев Сони (ORCID ID : 0000-0001-7126-5864) има докторска степен. по биотехнологии от Университета в Кеймбридж, Обединеното кралство и има 25 години опит в работата си по целия свят в различни институти и мултинационални компании като The Scripps Research Institute, Novartis, Novozymes, Ranbaxy, Biocon, Biomerieux и като главен изследовател в лабораторията за военноморски изследвания на САЩ в откриването на лекарства, молекулярната диагностика, експресията на протеини, биологичното производство и развитието на бизнеса.

Абонирай се за нашия бюлетин

Да се ​​актуализира с всички най-нови новини, оферти и специални съобщения.

- Реклама -

Най-популярни статии

ФИЛИП: Лазерно задвижван роувър за изследване на супер студени лунни кратери за вода

Въпреки че данните от орбитални апарати предполагат наличието на вода...

Потенциална терапевтична роля на кетоните при болестта на Алцхаймер

Скорошно 12-седмично проучване, сравняващо нормален въглехидрат, съдържащ...

Ваксина срещу иРНК COVID-19: крайъгълен камък в науката и промяна на играта в медицината

Вирусните протеини се прилагат като антиген под формата на...
- Реклама -
99,770Феновекато
69,706последователиСледвай ни
6,319последователиСледвай ни
31АбонатиЗапиши се