Ludzie nie istniałby bez Wirusy ponieważ białko wirusowe odgrywa kluczową rolę w rozwoju człowiek zarodek. Czasem jednak stwarzają one zagrożenie egzystencjalne w postaci chorób, jak ma to miejsce w przypadku obecnej pandemii Covid-19. Ironicznie, Wirusy stanowią ~8% naszego genomu, który został nabyty w trakcie ewolucji, co czyni nas „praktycznie chimerą”.
Bez wątpienia najbardziej niesławnym i przerażającym słowem roku 2020 jest „wirus„. Nowela koronawirus jest odpowiedzialny za obecną bezprecedensową chorobę COVID-19 i prawie bliski załamania światowej gospodarki. Wszystko to jest spowodowane przez maleńką cząsteczkę, która nie jest nawet uważana za „w pełni” żyjącą, ponieważ znajduje się w stanie niefunkcjonalnym poza gospodarzem, a jedynie utrwala się wewnątrz po zakażeniu gospodarza. Bardziej zaskakujący i szokujący jest fakt, że ludzie od niepamiętnych czasów noszą „geny” wirusowe i obecnie geny wirusowe stanowią ~8% człowiek genom (1). Dla porównania, tylko ~1% człowiek genom jest funkcjonalnie aktywny i odpowiedzialny za wytwarzanie białek, które określają, kim jesteśmy.
Historia relacji między ludzie i Wirusy Zaczęło się 20-100 milionów lat temu, kiedy nasi przodkowie zostali zarażeni Wirusy. Każda endogenna rodzina retrowirusów wywodzi się z pojedynczej infekcji komórek linii zarodkowej egzogennym retrowirusem, który po integracji z naszym przodkiem rozprzestrzenił się i ewoluował (2). Po rozmnażaniu następuje poziomy transfer z rodziców na potomstwo i dzisiaj mamy te genomy wirusowe osadzone w naszym DNA człowiek endogenne retrowirusy (HERV). Jest to proces ciągły i może nawet zachodzić w tej chwili. W trakcie ewolucji te HERV nabyły mutacje i ustabilizowały się w człowiek genomu i utraciły zdolność wywoływania choroby. Endogenne retrowirusy są obecne nie tylko w ludzie ale są wszechobecne we wszystkich żywych organizmach. Wszystkie te endogenne retrowirusy pogrupowane w trzy klasy (klasa I, II i III) występujące u różnych gatunków zwierząt wykazują pokrewieństwo filogenetyczne w oparciu o podobieństwo sekwencji (3), jak przedstawiono na rycinie poniżej. HERV należą do grupy klasy I.
Spośród różnych osadzonych retrowirusów obecnych w człowiek genom, klasyczny przykład, o którym warto tu wspomnieć, to białko retrowirusa, które jest wysoce fuzogennym białkiem otoczki zwanym syncytyną (5), którego pierwotna funkcja w wirus polegała na fuzji z komórkami gospodarza, powodując infekcję. Białko to zostało obecnie zaadaptowane w ludzie wytwarza łożysko (połączenie komórek w komórki wielojądrowe), które nie tylko dostarcza płódowi pokarm od matki w czasie ciąży, ale także chroni płód przed układem odpornościowym matki ze względu na immunosupresyjny charakter białka syncytyny. Ten konkretny HERV okazał się korzystny dla człowiek rasę, definiując samo jej istnienie.
HERV odgrywają również rolę w zapewnianiu gospodarzowi wrodzonej odporności poprzez zapobieganie pokrewnym dalszym infekcjom Wirusy lub zmniejszenie ciężkości choroby po ponownym zakażeniu podobnym typem Wirusy. Przegląd z 2016 r. przeprowadzony przez Katzourakisa i Aswada (6) opisuje tę substancję endogenną Wirusy mogą działać jako elementy regulacyjne dla genów kontrolujących funkcję odpornościową, prowadząc w ten sposób do rozwoju odporności. W tym samym roku Chuong i wsp. (7) wykazali, że niektóre HERV działają jako wzmacniacze regulatorowe, modulując ekspresję genów indukowanych IFN (interferonem), zapewniając w ten sposób odporność wrodzoną. Produkty ekspresji HERV mogą również działać jako wzorce molekularne związane z patogenami (PAMP), uruchamiając receptory komórkowe odpowiedzialne za pierwszą linię obrony gospodarza (8-10).
Innym interesującym aspektem HERV jest to, że niektóre z nich wykazują polimorfizmy insercyjne, tj. różna liczba kopii jest obecna w genomie w wyniku zdarzeń insercyjnych. Badanie 20 osób należących do różnych grup etnicznych wykazało wzorce polimorfizmu wstawiania w zakresie 0-87% u wszystkich osób (11). Może to mieć wpływ na wywoływanie chorób poprzez aktywację pewnych genów, które w innym przypadku są nieme.
Wykazano również, że niektóre HERV są związane z rozwojem chorób autoimmunologicznych, takich jak stwardnienie rozsiane (12). W normalnych warunkach fizjologicznych ekspresja HERV jest ściśle regulowana, podczas gdy w stanach patologicznych ze względu na zmiany w środowisku zewnętrznym/wewnętrznym zmiany hormonalne i/lub interakcje drobnoustrojów mogą powodować rozregulowanie ekspresji HERV, prowadząc do choroby.
Powyższe cechy HERV sugerują, że nie tylko ich obecność w człowiek genomu jest nieuniknione, ale posiadają zdolność regulowania homeostazy układu odpornościowego poprzez jego aktywację lub tłumienie, powodując w ten sposób zróżnicowane skutki (od korzystnego do powodowania choroby) u żywicieli.
Pandemię COVID-19 wywołuje również retrowirus SARS-nCoV-2 należący do rodziny grypy i może być prawdopodobne, że w toku ewolucji genomy spokrewnione z tą rodziną wirusów Wirusy został zintegrowany z człowiek genomie i są obecnie obecne jako HERV. Przypuszcza się, że te HERV mogą wykazywać różne polimorfizmy, jak wspomniano powyżej, wśród osób o różnym pochodzeniu etnicznym. Te polimorfizmy mogą mieć postać zróżnicowanej liczby kopii tych HERV i/lub obecności lub braku mutacji (zmian w sekwencji genomu) nagromadzonych przez pewien okres czasu. Ta zmienność zintegrowanych HERV może wyjaśniać zróżnicowane wskaźniki śmiertelności i ciężkości choroby Covid-19 w różnych krajach dotkniętych pandemią.
***
Referencje:
1. Griffiths DJ 2001. Endogenne retrowirusy w człowiek sekwencja genomu. Biol genomu. (2001); 2(6) Recenzje 1017. DOI: https://doi.org/10.1186/gb-2001-2-6-reviews1017
2. Boeke, JD; Stoye, JP (1997). „Retrotranspozony, retrowirusy endogenne i ewolucja retroelementów”. w trumnie, JM; Hughes, SH; Varmus, HE (wyd.). Retrowirusy. Prasa laboratoryjna Cold Spring Harbor. PMID 21433351.
3. Vargiu L i in. Klasyfikacja i charakterystyka człowiek endogenne retrowirusy; formy mozaikowe są powszechne. Retrowirusologia (2016); 13:7. DOI: 10.1186 / s12977-015-0232-y
4. Classes_of_ERVs.jpg: Jern P, Sperber GO, Blomberg J (praca pochodna: Fgrammen (talk)), 2010. Dostępne online pod adresem https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Classes_of_ERVs.svg Dostęp: 07 r.
5. Blond, JL; Lavillette, D; Cheynet, V; Bouton, O; Oriol, G; Kaplica-Fernandes, S; Mandrandes, S; Młotek, F; Cosset, Floryda (7 kwietnia 2000). „Glikoproteina otoczki człowiek endogenny retrowirus HERV-W ulega ekspresji w ludzkim łożysku i łączy komórki wykazujące ekspresję ssaczego receptora retrowirusa typu D”. J. Wirol. 74 (7): 3321–9. DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.74.7.3321-3329.2000.
6. Katzourakis A i Aswad A. Ewolucja: Endogenna Wirusy Zapewnij skróty w odporności przeciwwirusowej. Aktualna biologia (2016). 26: R427-R429. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.072
7. Chuong EB, Elde NC i Feschotte C. Ewolucja regulacyjna odporności wrodzonej przez koopcję retrowirusów endogennych. Nauka (2016) tom. 351, wydanie 6277, s. 1083-1087. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad5497
8. Wolff F, Leisch M, Greil R, Risch A, Pleyer L. Miecz obosieczny (re)ekspresji genów przez czynniki hipometylujące: od mimikry wirusowej po wykorzystanie jako czynniki torujące do ukierunkowanej modulacji punktów kontrolnych układu odpornościowego. Sygnał Komunikacji Komórkowej (2017) 15:13. DOI: https://doi.org/10.1186/s12964-017-0168-z
9. Hurst TP, Magiorkinis G. Aktywacja wrodzonej odpowiedzi immunologicznej przez endogenne retrowirusy. 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. Hamowanie metylacji DNA powoduje reakcję interferonu w raku za pośrednictwem dsRNA, w tym endogennych retrowirusów. Komórka (2015) 162:974-986. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.07.011
11. Mehrab G, Sibel Y, Kaniye S, Sevgi M i Nermin G. Ludzki endogenny retrowirus-H badanie przesiewowe. Raporty medycyny molekularnej (2013). DOI: https://doi.org/10.3892/mmr.2013.1295
12. Gröger V i Cynis H. Ludzkie endogenne retrowirusy i ich domniemana rola w rozwoju zaburzeń autoimmunologicznych, takich jak stwardnienie rozsiane. Mikrobiol z przodu. (2018); 9: 265. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00265
***
