События Дом

Вирусы — составная часть генома человека. К сожалению, это так

Незримая борьба между человеком и такими «внутриклеточными паразитами», как вирусы, происходила на протяжении тысячелетий. Только после обнаружения вирусов Д. И. Ивановским в 1892 году человечество наконец-то распознало своего невидимого врага, который, проникая в клетку человека, использует все ее возможности в своих корыстных целях, тем самым нарушает нормальный метаболизм клетки и вызывает различные тяжелые патологии.
 

Ряд вирусов обладает способностью внедряться в геном человека и по сути становиться как бы его собственными генами. В первую очередь это относится к так называемым ретровирусам. Они так были названы по своему образу жизни. Исходно геном этих вирусов представляет собой РНК. Но, попав в клетку, вирус на своей РНК с помощью обратной транскриптазы строит ДНК-копию (см. основную догму молекулярной биологии). После этого ДНК-копия вируса встраивается в геном клетки, что служит обязательным условием для жизненного цикла ретровируса. Встраиваемая в геном клеток человека ДНК-копия вируса была названа провирусом . Затем на провирусе синтезируются вирусные РНК, на базе которых образуются новые вирусные частицы. Таков жизненный цикл обычного ретровируса. Так ведет себя, например, хорошо известный ретровирус, получивший название вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), когда он инфицирует клетки крови.
Казалось, что все это есть проблема отдельных инфицированных клеток. И действительно, вирусы инфицируют в основном соматические клетки. Затем вирусы и провирусы погибают вместе с теми клетками, в которых они похозяйничали. Т. е. вирусы сами подготавливают и свою собственную смерть. Однако это не всегда так происходит. Очень редко в эволюции человека происходило инфицирование вирусами клеток зародышевого пути, образовывались провирусы, но организм выживал и внедренный провирус становился наследуемым элементом генома человека. Так в клетке появляется «лжепрограмма» (провирус), которая изменяет геном гораздо сильнее, чем это возможно при «нормальной» эволюционной изменчивости.

Когда секвенировали геном человека и многих других млекопитающих, оказалось, что в их составе содержится очень большое число повторяющихся элементов, имеющих сходство с инфекционными вирусами. Повторяющиеся элементы, способные кодировать 2–3 белка и окруженные с двух сторон еще одними особыми повторами — названными длинными концевыми повторами (ДКП), — были отнесены к семейству, получившему название ретротранспозонов . У человека они составляют довольно существенную часть — около 8 % генома. Такие элементы называют часто эндогенными ретровирусами, в отличие от типичных ретровирусов, существующих в природе вне организмов (их называют экзогенными ретровирусами. 
Все-таки за миллионы лет древним провирусам трудно было остаться неизменными. Большая часть этих элементов представляет собой дефектные вирусные последовательности или даже отдельные их короткие фрагменты. 

Мутации, накопившиеся в ходе эволюции в эндогенных ретровирусах, не позволяют им образовывать новые инфекционные вирусные частицы, как это происходит обычно в случае типичных экзогенных вирусов (например, вируса иммундефицита человека, вызывающего такое страшное заболевание, как СПИД).

Согласно проведенным оценкам, такие провирусы появились в геноме человека от 10 до 50 млн. лет назад в результате инфицирования зародышевых клеток наших предшественников и с тех пор передаются по наследству, как и все другие собственные элементы генома. Так «чужие» молекулы ДНК стали частью нашего генома. В сумме их насчитывается несколько десятков тысяч, они состоят из более 200 различных групп и подгрупп. Ретротранспозоны генома человека часто рассматривают как «ископаемые останки» древних ретровирусов.

Итак, эндогенные провирусы являются «следами» от вирусов, которые инфицировали наших предков миллионы лет назад. Поселившиеся в геноме наших предков, они со временем потеряли способность образовывать новые вирусные частицы. Большинство таких «реликтовых» ретровирусов «молчит» (не функционирует). Однако сейчас уже установлено, что при определенных воздействиях на геном они могут «заговорить» и этим нарушить нормальный метаболизм в клетке. Таким образом, потенциально некоторые из них и по прошествии тысячелетий продолжают представлять потенциальную опасность для человека.

Выяснилось, что отдельные члены семейства ретровирусов сохранили способность синтезировать РНК, а также обладают склонностью к рекомбинациям и перемещению в геноме. Так, анализ эндогенных провирусов генома человека позволяет заключить, что отдельные из них являются копиями, появившимися в результате так называемой ретропозиции. Ретропозиция — это процесс появления новых копий в геноме не за счет нового инфицирования вирусом, а в результате транскрипции уже имеющегося в геноме провируса. 

В геноме человека эндогенные ретровирусы встречаются во многих местах, но их распределение по хромосомам не совсем равномерное. Имеются участки, обогащенные ими, и в то же время некоторые области хромосом человека не содержат подобные элементы. Иногда отмечают, что местонахождение эндогенных ретровирусов и их производных коррелирует с распределение генов в геноме. Часто они располагаются в регуляторных областях генов. И в этом ученые усматривают особый смысл: регуляторные элементы эндогенных ретровирусов могут вмешиваться в регуляцию работы обычных генов человека.

Вирусы изменяют нашу ДНК.

Как было установлено в ходе последних исследований американских ученых, значительная часть заболеваний, которые выявляются у новорожденных детей, передана им наследственным путем.
Эксперты проводили наблюдения над детьми, у которых сразу после рождения был выявлен вирус HHV-6, являющийся возбудителем детской розеолы (в народе краснуха). Оказалось, что возбудитель заболевания «встроен» в структуру ДНК этих детей. Кроме этого, были проведены исследования хромосом родителей этих детей и у них тоже были выявлены идентичные формирования. Таким образом, биологи сделали вывод о выявлении нового способа передачи возбудителей заболевания генетическим путем в момент зачатия.

Как утверждает один из авторов исследования, доктор Медицинского центра города Рочестера (Нью-Йорк) Керолин Бриис Холл, результаты исследования поставили перед учеными ряд важных вопросов. В частности, им предстоит установить, каким образом информационные структуры вируса интегрировались в ДНК человека, могут ли они быть снова активированы после того, как человек переболел и выработал антитела, а так же, насколько эффективно иммунная система человека справляется с «генным вирусом».

Авторы исследования заявляют, что в настоящий момент они установили закономерности генетической передачи только элементов ДНК розеолы, но в перспективе может оказаться, что другие вирусы тоже обладают подобной способностью. В случае отсутствия у других возбудителей такой возможности, выявленная проблема тоже является существенной, так как большинство детей, зараженных указанным заболеванием, показывают наличие его геномов в ДНК, что приводит к протеканию заболевания в тяжелой форме, сопровождаемой высокой температурой, сыпью и различными побочными эффектами.

В рамках исследований, эксперты изучили образцы, взятые у 250-ти новорожденных.85 из них перенесли заболевание розеолой, причем у 43-х детей были обнаружены признаки генетического заражения, а 42 были инфицированы после родов. Количество детей с наследственно приобретенным заболеванием превысило 50 процентов. 86 процентов из них изначально имели хромосомы вируса в своем генетическом материале.
Дальнейшие анализы показали, что хотя бы у одного из родителей зараженных детей, в цепочке ДНК, так же содержатся хромосомы HHV-6.

Генетики заключают, что каким-то странным образом, при включении генома вируса в цепочку ДНК человека он выбирает именно то место, хромосомы которого, отвечают за формирование иммунной системы. Эти места в конце цепочки называются телумерами. В случае их повреждения иммунный ответ организма на наличие в нем вирусов притупляется.
Как стало недавно известно из мировых СМИ медицинского направления, другая группа ученых, работавшая в США, смогла выявить в составе ДНК другие виды вирусов, такие как вирус Марбурга и вирус Эбола. Ученые утверждают, что они существуют в человеческом организме миллионы лет, но в случае активации, могут повлиять на нервную систему и мозг, нарушив их работу. Авторы исследования пока не предлагают методов борьбы с выявленными геномами, а еще не знают, нужно ли вообще с ними бороться.
опубликовано econet.ru
 
 
 

Источник: http://econet.ru/

Комментарии (Всего: 0)

Добавить комментарий

Что-то интересное

    Больше материалов
    Больше материалов
  • facebook
    Нажмите Нравится,
    чтобы читать Econet.ru в Facebook
    Спасибо, я уже с Econet.ru!