Карин Мёллинг - Вирусы: Скорее друзья, чем враги

Эндогенизация в течение 100 лет соответствует примерно 20 поколениям коал. Можно было бы ожидать, что для этого необходимо несколько тысяч лет. Можно ли ожидать, что в течение такого же времени произойдет эндогенизация ВИЧ у человека? Защитило ли бы это человечество от ВИЧ? Десять поколений коал соответствовали бы 300 годам или более у человека. Это ужасно долго. Тем не менее наш геном полон последовательностей ретровирусов, накопившихся в процессе эволюции. Они намного-намного старше. Вирус RELIK у кроликов эндогенизировался 12 млн лет назад. Это сложный вирус, подобный ВИЧ. Что касается ВИЧ, до сих пор непонятно, способен ли этот вирус инфицировать зародышевые клетки. На наших зародышевых клетках может не быть рецептора для попадания вируса в клетку, и, если его действительно нет, может оказаться, что ВИЧ не в состоянии инфицировать их. ВИЧ может наследоваться только путем инфицирования. Способен ли ВИЧ меняться, чтобы внедриться в зародышевые клетки? Можно подождать и посмотреть, что произойдет. И все же защита организма человека от ВИЧ даже при быстром процессе эндогенизации протекала бы слишком медленно, и за нее пришлось бы заплатить многими жизнями.

Что касается эндогенного ВИЧ, существует прецедент: очень показателен пример «пенистых» вирусов. Они напоминают ВИЧ в том смысле, что имеют много дополнительных генов и демонстрируют сложную регуляцию генной экспрессии. Однако эти вирусы не патогенны для человека. Название «пенистые» дано вирусам по внешнему виду легких инфицированных животных или клеточных культур. Они могут инфицировать обезьян и человека, но не являются болезнетворными. Вирусы реплицируются только в организме обезьян, поэтому организм человека – «тупиковая ветвь эволюции» для данного вируса. Он безвреден для человека. «Пенистые» вирусы – самые старые из всех известных сложных (ВИЧ-подобных) ретровирусов, которым 100 млн лет. Сколько времени требуется вирусу, чтобы стать безвредным? Мы не знаем, но это точно происходит. Безусловно. SIV не убивает обезьян – больше не убивает, – но когда он перестал это делать?

Вероятно, подобные вирусы есть еще. Их трудно выявить, поскольку их геном состоит из ДНК, и таким образом, на первый взгляд они не напоминают ретровирусы. Кроме того, вирус овец ( Jaagsiekte Sheep Virus, эквивалентный вирусу HERV-W, формирующий плаценту человека) существует в форме как экзогенного, так и эндогенного вируса.

Вирусы рыб также способны играть двойную роль – как экзогенно реплицирующиеся ретровирусы и как интегрирующиеся эндогенизированные вирусы. О вирусах рыб известно очень мало, однако количество рыбоводческих хозяйств в настоящее время растет, чтобы справиться со спросом на продовольствие. Возможно, у какого-нибудь вирусолога может возникнуть желание исследовать эти вирусы и поехать к немке Кристиане Нюсляйн-Фольхард, лауреату Нобелевской премии, которая в своих аквариумах, расположенных под крышей Общества Макса Планка в Тюбингене, держит 20 000 данио (рыбок-зебр) и разводит их. Эти рыбки очень часто используются для исследований, поскольку они прозрачны и можно наблюдать эффекты их мутаций. В США за научные достижения Кристиану приветствовали стоя. Королева мух стала королевой рыб. У них, безусловно, есть вирусы, просто мы пока о них мало знаем.

Сколько различных типов эндогенных вирусов в настоящее время находится в нашем геноме? До сих пор речь шла о том, что ретровирусы могут интегрироваться двумя путями: горизонтальным и вертикальным переносом генов. Вирусные частицы распространяются от клетки к клетке или от одного животного к другому путем горизонтального переноса генов. Кроме того, существуют вертикально переносимые ретровирусы, которые инфицируют зародышевые клетки и интегрируются в зародышевые линии. Такие вирусы в этих клетках передаются следующему поколению. Когда был секвенирован геном человека, в нем выявили не только последовательности ретровирусов, но также (ДНК) последовательности ДНК-содержащих вирусов и ДНК из РНК-содержащих вирусов – вируса болезни Борна и вируса Эбола. Обычно эти два вируса никогда не адаптируют промежуточную ДНК. Она каким-то «секретным образом превращается» в ДНК-содержащие вирусы, используя необычный механизм. Возможно, обратная транскриптаза была позаимствована внутри клетки и способствовала обратной транскрипции РНК в ДНК, чтобы РНК-содержащие вирусы в качестве ДНК-копий могли интегрироваться в геном. Как мы недавно выяснили, наши клетки полны ОТ. Они могут происходить от других ретровирусов или ретротранспозонов и становятся «заимствованными». Так в геном животных интегрируются вирусы болезни Борна и вирус Эбола. Последовательность их геномов со временем не слишком изменилась, и можно предположить, что у них есть свое предназначение. Они действительно обеспечивают защиту от новых инфекций, провоцируемую тем же вирусом путем интерференции. Вирусы болезни Борна присутствуют в виде ДНК у многих видов животных – у человека, обезьян, мартышек, слонов, лемуров, мышей, крыс и птиц, но не у лошадей. Возможно, именно так у человека сформировалась невосприимчивость: последовательности эндогенных вирусов болезни Борна обеспечивают защиту от заражения экзогенным вирусом болезни Борна. У лошадей не обнаружены эндогенные вирусы болезни Борна, и их действительно поражают экзогенные вирусы болезни Борна и даже вызывают депрессию – да, у лошадей бывает депрессия. У человека эндогенные вирусы болезни Борна экспрессируют некоторые высококонсервативные ядерные белки вируса, защищающие нас от новых вирусных инфекций. У человека депрессия имеет иные причины.

Эболавирусы можно проследить в геноме животных примерно до 40 млн лет назад. Возраст некоторых вирусов может исчисляться даже 100 млн лет. Они на удивление интактны и даже в настоящее время экспрессируют некоторые вирусные белки, связанные с современным штаммом «Заир». Вирус Эбола и марбургский вирус относятся к филовирусам (такое название они получили потому, что на снимках, сделанных при помощи электронного микроскопа, похожи на тонкие нити) и попали в геном независимо друг от друга. Филовирусы присутствуют в геноме североамериканских летучих мышей, у азиатских приматов, у южноамериканских и австралийских грызунов, а кроме того, они найдены у свиней. В отличие от вирусов болезни Борна, вирус Эбола никогда не интегрировался в геном человека, поэтому у нас нет от него защиты. С чем это связано? Возможно, эта инфекция возникла совсем недавно, поскольку, как отмечалось выше, в примере с коалами, эндогенизация требует времени. Также вполне возможно, что зародышевые клетки человека не подвержены инфицированию вирусом Эбола. Это нужно еще проверить! Отличный исследовательский проект.