Ősi vírusok hulladéka védi az embriókat a retrovírusos fertőzésektől
Az emberi genom tele van ősi vírusok maradványaival, amelyek egy része retrovírusok által okozott fertőzések ellen védhet minket embrió korunkban – állítja egy a Science-ben nemrég megjelent kutatás.
A retrovírusok saját, RNS-ből felépülő örökítőanyaguk másolatát a megfertőzött sejt DNS-genomjába illesztik, amivel elérik, hogy a sejt újabb vírusokat hozzon létre. A folyamat következményeként a legtöbb gerinces állat genomjának néhány százalékát ilyen, ősi fertőzésekből visszamaradt endogénretrovírus-szekvenciák teszik ki. Ezek egyes esetekben fontos egyedfejlődési folyamatokban játszhatnak szerepet, vagy vírusos fertőzéseket gátló fehérjéket kódolhatnak.
John Frank, az amerikai Cornell Egyetem genetikusa kollégáival pontosan olyan fehérjéket keresett az emberi genomban, amelyek képesek retrovírusok által használt receptorokhoz kötni, és így meggátolni, hogy a vírusok megfertőzzék a sejteket. Korábban csak egerekben és birkákban sikerült retrovírusok burokfehérjéiből kialakult, vírusok ellen ható fehérjéket kimutatni. A kutatók most a Suppressyn (SUPYN) fehérje alapos vizsgálatával bizonyítani tudták, hogy ilyenek emberekben is előfordulnak.
Arról régóta viták folynak, hogy a 23 pár kromoszóma által alkotott emberi genom mekkora része funkcionális, és hogy egyáltalán ezt hogyan kellene definiálni. Az ENCODE genomikai projekt eredményeként 2012-ben, a Nature-ben közölt tanulmány a genom 80 százalékához rendelt valamilyen szintű biokémiai funkciót.
Mások, mint Larry Moran, a Torontói Egyetem biokémiai tanszékének emeritus professzora, úgy látják, hogy az emberi genom hozzávetőleg 8-10 százaléka rendelkezik vagy rendelkezhet valamilyen funkcióval, és 89-90 százaléka szemét-DNS (junk DNA), azaz nincs hatással az ember életben maradására. Moran az előbbi csoporthoz rendeli az intakt, fehérjék kódolására képes, emberi genomokban megmaradt vírusszekvenciákat.
Mi ez a SUPYN fehérje, amit találtak?
A kutatók közel 1500, retrovírus-burokfehérje eredetű szekvenciát találtak az emberi genomban, amik az alapján, hogy képesek sejtfelszíni receptorokhoz kötni, segíthetnek megakadályozni vírusos fertőzéseket. Ezek közt van 20 már ismert gén, mint a SUPYN fehérjét kódoló ERVH48-1 gén, vagy a Syncytin-1 és Syncytin-2. A másfél ezer DNS szekvencia 44 százaléka valamilyen emberi sejtben átíródik RNS-é, és legtöbbjük az emberi egyedfejlődés korai szakaszában fejeződik ki, a korai embrionális sejtekben vagy a méhlepényben.
Ezután megnézték, hogy az ilyen fehérjéket kódoló gének kimutathatók-e immunsejtekben retrovírusok által okozott fertőzés hatására. Kiderült, hogy egy részük a humán immundeficiencia-vírusra (HIV) és más retrovírusokra aktiválódik, ami arra utal szerintük, hogy a molekulák antivirális szerepet játszhatnak.
A kutatók ezután a SUPYN fehérjére kezdtek koncentrálni, mert ez jelen van a vírusos fertőzéseknek kitett méhlepényben, és képes a retrovírusok egy változatos csoportja által a sejtek fertőzésére gyakran használt ASCT2 sejtmembránfehérjéhez kötni. Hipotézisük az volt, hogy a SUPYN segíthet az ilyen, D-típusú retrovírusok (például a Mason–Pfizer-majomvírus) fertőzésének gátlásában azzal, hogy az ASCT2-höz köt.
Tényleg véd retrovírusok ellen?
Kísérleteik feltárták, hogy a SUPYN nem fordul elő széles körben felnőtt emberek szöveteiben, viszont korai fejlődési stádiumú embriókban nagymértékben fejeződik ki, már egészen a 8 sejtes fejlődési állapottól. Emellett kimutatható egyes, a méhlepényt alkotó sejtrétegekben is. Vizsgálataik arra utalnak, hogy a SUPYN végig jelen van az emberi egyedfejlődési folyamat során, ami illeszkedik az antivirális szerepét feltételező hipotézisükhöz.
Amikor megnézték, hogyan reagálnak a SUPYN-t termelő sejtek két különböző retrovírusos fertőzésre, kiderült, hogy azok rezisztensek a macskafélék RD114 vírusára hajazó kísérleti vírussal szemben, míg a vezikuláris stomatitis vírus-ra (VSV) hasonlítóra fogékonyak voltak. Azokat a sejteket, amik nem fejeztek ki SUPYN-t, mindkét vírus meg tudta fertőzni. További vizsgálatokkal megerősítették, hogy legalább részben a fehérje aktivitása felelős az RD114-es fertőzések megakadályozásáért.
A SUPYN más vírusok, mint a mókusmajom-retrovírus (SMRV) ellen is jelentős mértékű védelmet ad a sejteknek, és a kísérleteik alapján hatását valóban az ASCT2 receptor megzavarásán keresztül éri el. Azt is felderítették, hogy mi a SUPYN vírusellenes hatásának evolúciós eredete. A SUPYN-t kódoló HERVH48 endogén retrovírus szekvencia az ember mellett jelen van a gibbonfélék, az orangutánok, a gorillák és a csimpánzok genomjában. Kísérleteik alapján a csimpánzoknál és a gibbonfélékhez tartozó sziamangoknál a SUPYN hasonló, vagy az emberinél is erősebb antivirális hatást fejt ki.
Az ősi retrovírusokból hátramaradt szekvenciák közt a kutatók szerint lehetnek még a SUPYN-en túl további, vírusok ellen ható molekulák is, amelyek a D-típusú retrovírusok ellen védenek minket, és korlátozzák az endogén retrovírusok további, genomon belüli terjedését.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten:
