Луѓето немаше да постои без вируси бидејќи вирусниот протеин игра клучна улога во развојот на човековите ембрион. Сепак, понекогаш тие претставуваат егзистенцијална закана во форма на болести како во случајот со актуелната пандемија COVID-19. Иронично, вируси сочинуваат ~ 8% од нашиот геном, кој е стекнат во текот на еволуцијата, што нè прави „практично химера“.
Најозлогласениот и најстрашниот збор во 2020 година без сомнение е „вирус'. Романот коронавирус е одговорен за сегашната невидена болест СОВИД-19 и речиси речиси колапс на светската економија. Сето ова е предизвикано од ситна честичка која дури и не се смета за „целосно“ жива затоа што е во нефункционална состојба надвор од домаќинот, додека внатре се одржува само по инфицирање на домаќинот. Поизненадувачки и пошокантен е фактот што на луѓето ги носат вирусните „гени“ од памтивек, а моментално вирусните гени сочинуваат ~ 8% од човековите геном (1). Само да се стави ова во перспектива, само ~ 1% човековите геномот е функционално активен одговорен за создавање на протеини кои одредуваат кои сме ние.
Приказната за врската помеѓу луѓето вируси започна пред 20-100 милиони години кога нашите предци се заразиле од вируси. Секое ендогено семејство ретровирус е изведено од една инфекција на герминативните клетки од егзоген ретровирус кој по интегрирањето во нашиот предок, се проширил и еволуирал (2). Размножувањето проследено со хоризонталното пренесување од родителите на потомството и денес ги имаме овие вирусни геноми вградени во нашата ДНК како човековите ендогени ретровируси (HERVs). Ова е континуиран процес и можеби дури и се случува во моментот. Во текот на еволуцијата, овие HERV стекнале мутации, станале стабилизирани во човековите геномот и ја изгубиле способноста да ја предизвикаат болеста. Ендогениот ретровируси не се присутни само во луѓето но се сеприсутни во сите живи организми. Сите овие ендогени ретровируси групирани во три класи (Класа I, II и III) кои се јавуваат кај различни животински видови покажуваат филогенетска врска врз основа на нивната сличност во низата (3) како што е прикажано на Сликата подолу. HERV припаѓаат на групата I од класата.
Од различните вградени ретровируси присутни во човековите геном, класичен пример што вреди да се спомене овде, е оној на ретровирусен протеин кој е високо фузогенен обвивка протеин наречен синцитин, (5) чија оригинална функција во вирус требаше да се спои со клетките домаќини за да предизвика инфекција. Овој протеин сега е адаптиран во луѓето да се формира плацента (фузија на клетки за да се направат мултинуклеарни клетки) која не само што обезбедува храна на фетусот од мајката за време на бременоста, туку и го штити фетусот од имунолошкиот систем на мајката поради имуносупресивната природа на протеинот синцитин. Овој конкретен HERV се покажа како корисен за човековите раса со дефинирање на самото нејзино постоење.
HERV, исто така, се вмешани во обезбедување на вроден имунитет на домаќинот преку спречување на понатамошна инфекција од поврзани вируси или намалување на тежината на болеста при повторна инфекција од сличен тип на вируси. Преглед од 2016 година на Кацуракис и Асвад (6) го опишува тоа ендогени вируси може да дејствува како регулаторни елементи за гените кои ја контролираат имунолошката функција, а со тоа доведува до развој на имунитетот. Во истата година, Chuong et al (7) покажаа дека одредени HERV дејствуваат како регулаторни засилувачи преку модулирање на експресијата на IFN (интерферон) индуцирани гени со што обезбедуваат вроден имунитет. Производите за изразување на HERV, исто така, можат да дејствуваат како молекуларни обрасци поврзани со патогенот (PAMPs), предизвикувајќи ги клеточните рецептори одговорни за првата линија на одбрана на домаќинот (8-10).
Друг интересен аспект на HERV е тоа што некои од нив покажуваат инсерциски полиморфизми, односно различен број на копии се присутни во геномот поради инсертивни настани. Студијата на 20 субјекти кои припаѓаат на различни етнички групи откри обрасци на полиморфизам на вметнување помеѓу 0-87% кај сите субјекти (11). Ова може да има импликации во предизвикување болести со активирање на одредени гени кои инаку се тивки.
Исто така, се покажа дека одредени HERV се поврзани со развојот на автоимуни нарушувања како што е мултиплекс склероза (12). Во нормални физиолошки услови, експресијата на HERV е цврсто регулирана додека при патолошки состојби поради промени во надворешната/внатрешната средина, хормоналните промени и/или микробната интеракција може да предизвикаат дисрегулација на експресијата на HERV, што доведува до болест.
Горенаведените карактеристики на HERV сугерираат дека не само нивното присуство во човековите геномот е неизбежен, но тие поседуваат способност да ја регулираат хомеостазата на имунолошкиот систем или преку негово активирање или потиснување, а со тоа предизвикувајќи диференцијални ефекти (од тоа што е корисно до предизвикување болест) кај домаќините.
Пандемијата COVID-19 е предизвикана и од ретровирус SARS-nCoV-2, кој припаѓа на семејството на грип, и може да биде веродостојно дека, во текот на еволуцијата, геномите поврзани со оваа фамилија на вируси се интегрираше во човековите геном и сега се присутни како HERVs. Се претпоставува дека овие HERV може да покажат различни полиморфизми, како што е споменато погоре, кај луѓе од различна етничка припадност. Овие полиморфизми може да бидат во форма на диференцијален број на копии на овие HERV и/или присуство или отсуство на мутации (промени во геномската секвенца) акумулирани во одреден временски период. Оваа варијабилност во интегрираните HERV може да понуди објаснување за диференцијалните стапки на смртност и сериозноста на болеста COVID-19 во различни земји предизвикани од пандемијата.
***
Референци:
1. Griffiths DJ 2001. Ендогени ретровируси во човековите геномска секвенца. Геном Биол. (2001); 2 (6) Осврти 1017. DOI: https://doi.org/10.1186/gb-2001-2-6-reviews1017
2. Боке, Ј.Д.; Стоје, Ј.П. (1997). „Ретротранспозони, ендогени ретровируси и еволуција на ретроелементи“. Во ковчегот, Ј.М.; Хјуз, СХ; Varmus, HE (уред.). Ретровируси. Лабораториски прес на Cold Spring Harbor. PMID 21433351.
3. Варгиу Л, и сор. Класификација и карактеризација на човековите ендогени ретровируси; вообичаени се мозаичните форми. Ретровирологија (2016); 13: 7. DOI: 10.1186 / s12977-015-0232-y
4. Classes_of_ERVs.jpg: Jern P, Sperber GO, Blomberg J (изведена работа: Fgrammen (разговор)), 2010. Достапно онлајн на https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Classes_of_ERVs.svg Пристапено на 07 мај 2020 година
5. Русокоса, Џ.Л.; Лавилет, Д; Шејнет, В; Бутон, О; Ориол, Г; Капела-Фернандес, С; Мандрандес, С; Малет, Ф; Косет, Флорида (7 април 2000 година). „Плик на гликопротеин на човековите ендогени ретровирус HERV-W се изразува во човечката плацента и ги спојува клетките што го изразуваат рецепторот на ретровирус на цицачи од типот Д“. Ј. Вирол. 74 (7): 3321-9. DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.74.7.3321-3329.2000.
6. Кацуракис А, и Асвад А. Еволуција: ендогени Вируси Обезбедете кратенки за антивирусен имунитет. Тековна биологија (2016). 26: R427-R429. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.072
7. Chuong EB, Elde NC и Feschotte C. Регулаторна еволуција на вродениот имунитет преку коопција на ендогени ретровируси. Наука (2016) Ред. 351, број 6277, стр 1083-1087. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad5497
8. Wolff F, Leisch M, Greil R, Risch A, Pleyer L. Меч со две острици на (повторно) изразување на гените со хипометилирачки агенси: од вирусна мимикрија до експлоатација како прајминг агенси за насочена модулација на имунолошкиот контролен пункт. Cell Commun Signal (2017) 15:13. DOI: https://doi.org/10.1186/s12964-017-0168-z
9. Hurst TP, Magiorkinis G. Активирање на вродениот имунолошки одговор со ендогени ретровируси. Џеј генерал Вирол. (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. Инхибирањето на метилацијата на ДНК предизвикува одговор на интерферон кај ракот преку dsRNA вклучувајќи ендогени 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. Човечки ендогени ретровирус-Скрининг за вметнување H. Извештаи за молекуларна медицина (2013). DOI: https://doi.org/10.3892/mmr.2013.1295
12. Gröger V, и Cynis H. Човечки ендогени ретровируси и нивната наводна улога во развојот на автоимуни нарушувања како што е мултиплекс склероза. Преден микробиол. (2018); 9: 265. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00265
***
