Фрэнк Райан - Виролюция. Важнейшая книга об эволюции после «Эгоистичного гена» Ричарда Докинза

«Эго» и «альтер эго» очень схожи, более девяноста процентов их генетических последовательностей совпадают. В далеком прошлом экзогенная форма вируса заражала общего предка нынешних овец и коз. Заражение происходило через половой контакт, как это обычно для ретровирусов, после чего вирус эндогенизировался в геноме. Дальнейшая его эволюция чрезвычайно интересна и сложна.

Во время моего визита в марте 2009 года среди сотрудников профессора Пальмарини царило здоровое оживление. Результаты их работ были приняты в печать в престижнейший американский журнал «Сайнс». Они выяснили, каким образом эндогенный вирус внедрялся в хромосомы, картографировали эти включения и использовали их в качестве генетического маркера, позволяющего получить информацию о том, как распространялись по миру домашние овцы в процессе истории. Люди первыми одомашнили именно овец и коз, поначалу — лишь как источник мяса. Приблизительно в пятом тысячелетии до нашей эры их стали использовать и как источник шерсти. Исследование Пальмарини с коллегами оказалось первым, в котором эндогенные ретровирусы использовались для получения исторических сведений и изучения культуры скотоводческих обществ древности.

Результаты оказались замечательными во многих отношениях. Но меня в особенности заинтересовал временной фактор, и я спросил профессора, когда же «джакзикте» впервые заразил овец.

— Думаю, до эволюционного расхождения овец и коз, что случилось от семи до пяти миллионов лет назад, — ответил профессор.

— Так вы находите эти вирусы и у коз?

— Только старейшие провирусы. Только они общие у овец и коз. И овцы, и козы носят сейчас различные вирусы.

— Но это похожие вирусы?

— Да, они очень схожи.

— Но они принадлежат к разным семействам вирусов?

— Нет, они просто по-разному интегрировались в геном.

В опубликованной работе профессор уделил большое внимание тому, как именно интегрировался вирус в хромосомы, и объединил определенные виды интеграции в кластеры, разделив места интеграции по областям генома. Мне захотелось узнать, почему это важно.

— Я думаю, — сказал Пальмарини, — что интерес тут отчасти практического свойства, поскольку оказывается, что эндогенные вирусы могут со временем служить генетическими маркерами. Зная, когда и куда они интегрировались, и соотнося это с резкими изменениями численности овец, можно узнать много любопытного.

Лишь после этих слов до меня кое-что дошло! Каждый случай интеграции в разное место на хромосоме, пусть даже внедренные последовательности были идентичными, соответствовал своему предку, отдельной овце, чей геном по-своему интегрировал вирус. И каждая из этих овец дала начало своей линии овец-потомков, сохранивших интегрированный вирус на прежнем месте. Я вдруг понял, насколько ошибался в предыдущих моих суждениях, полагая, что эндогенные ретровирусы могут размножаться уже после интеграции в геном носителя. До меня дошло: размножаться могут производные вируса, LINE и SINE, — но не полноценный эндогенный ретровирус. Полноценные эндогенные ретровирусы наподобие JSRV остаются там, где и произошла интеграция вируса с геномом у предка нынешних носителей. Потому внедрение вируса в хромосому, попадание его в определенный кластер может служить генетическим маркером и дает возможность исторических выводов. Я вдруг осознал: это же может дать нам мощнейший инструмент для понимания эволюции человеческого генома! Но я хотел удостовериться, что правильно понимаю результаты Пальмарини и его коллег. Я спросил, приложимы ли полученные результаты к другим ретровирусам — например, к разнообразным включениям ретровируса в геном коалы. Станет ли каждый индивидуальный случай внедрения ретровируса в геном коалы историческим генетическим маркером наподобие того, как это произошло с овцами?

— Я уверен в этом, — ответил профессор.

Пальмарини исследовал лишь одно семейство овечьих ретровирусов. А я задумался над тем, что же значат его выводы для людей, с их десятками семейств и двумястами подсемействами эндогенных ретровирусов, интегрировавшимися в самых разных местах. Один только вирус HERV клон 4–1, принадлежащий к семейству HERV-E (он изучался Секигавой с коллегами в связи с исследованиями волчанки), дублирован в геноме восемьдесят пять раз, причем в разных местах на разных хромосомах. Я полагал, что эти копии возникли из-за свойства вирусных последовательностей дублировать себя. Но по-видимому, каждая копия может соответствовать отдельной особи, в геном которой внедрился вирус. То есть, изучая распределение вирусов по местам интеграции, можно изучать историю человека и его предков. А как насчет недавно эндогенизировавшегося HERV-K113? Что, если посмотреть на распределение мест его интеграции по геномам людей разных народов? Открытие Пальмарини можно использовать, чтобы приоткрыть темнейшие страницы человеческой истории, отобразить миграции и демографические изменения, заглянуть в невероятное прошлое. Посмотреть далеко вниз, на предков-приматов, и на млекопитающих, и на существовавших до них позвоночных… моя голова закружилась от открывающихся перспектив.

Позднее, когда профессор показывал мне свою лабораторию, половина которой занималась изучением рака и где была сделана предварительная работа по созданию вакцины против вируса человеческой папилломы, я перевел разговор на рак. Пальмарини обладает обширными знаниями о ретровирусах и раке, и мне хорошо было известно, что исследования профессора показали уникальность ретровируса «джакзикте» в его прямой связи с раком. Когда мы пошли в центр Глазго пообедать в итальянском ресторане, весьма уместно называвшемся «Массимо», я заметил:

— Если не ошибаюсь, вы особо подчеркнули: вирус «джакзикте» — единственный, обладающий непосредственным онкогенным действием.

— Это единственный ретровирус, онкогенный в силу кодирования им особого протеина.

— Не могли бы вы пояснить?

— Большинство обладающих непосредственным онкогенным действием вирусов — это ДНК-вирусы, но не ретровирусы. Эти ДНК-вирусы содержат онкогены, внедряемые вирусом прямо в ДНК носителя. При экспрессии вирусных генов клетка становится раковой.

— Именно так вирус папилломы вызывает рак?

— Не совсем. В этом случае вирус не кодирует онкогенные протеины, но они могут провоцировать онкогенез. Деление клетки регулируется двумя протеинами, Rb и р53. Два гена вируса папилломы — Е6 и Е7 — кодируют протеины, способные присоединятся к Rb и р53 и блокировать их регуляторную функцию. Когда регуляция деления клетки нарушена таким образом, клетка начинает бесконтрольно делиться. Вирус служит лишь тем камнем, который начинает обвал, — в дальнейшем генетическая структура делящейся клетки изменяется, и новые клетки уже делятся бесконтрольно и без помощи вируса.