Cum ne protejează ADN-ul străvechi din genomul uman împotriva infecțiilor?

ADN-ul viral din genomul uman, încorporat acolo în urma unor infecții străvechi, servește ca antivirale care protejează celulele umane împotriva anumitor virusuri din prezent, potrivit unei noi cercetări.

Studii anterioare au arătat că fragmente de ADN viral străvechi – numite retrovirusuri endogene – din genomul șoarecilor, al găinilor, al pisicilor și al oilor oferă imunitate împotriva virusurilor moderne care își au originea în afara organismului, blocându-le intrarea în celulele gazdă.

Deși acest studiu a fost realizat cu celule umane în cultură în laborator, el arată că efectul antiviral al retrovirusurilor endogene există probabil și pentru oameni.

Cercetarea este importantă, deoarece investigațiile ulterioare ar putea descoperi un grup de proteine antivirale naturale care să conducă la tratamente fără efecte secundare autoimune.

Lucrarea dezvăluie posibilitatea unui sistem de apărare a genomului care nu a fost caracterizat, dar care ar putea fi destul de extins.

Retrovirusurile endogene sau fragmentele de ADN viral străvechi

„Rezultatele arată că, în genomul uman, avem un rezervor de proteine care au potențialul de a bloca o gamă largă de virusuri”, a declarat Cedric Feschotte, profesor de biologie moleculară și genetică în cadrul Colegiului de Agricultură și Științe ale Vieții.

Retrovirusurile endogene reprezintă aproximativ 8% din genomul uman – de cel puțin patru ori mai mult decât cantitatea de ADN care compune genele care codifică proteinele.

Retrovirusurile își introduc ARN-ul într-o celulă gazdă, care este transformat în ADN și integrat în genomul gazdei. Celula urmează apoi instrucțiunile genetice și produce mai mult virus.

În acest fel, virusul deturnează mașinăria de transcripție a celulei pentru a se replica singur. În mod obișnuit, retrovirusurile infectează celule care nu trec de la o generație la alta, dar unele infectează celulele germinale, cum ar fi ovulul sau sperma, ceea ce deschide ușa pentru ca ADN-ul retroviral să treacă de la părinte la urmaș și, în cele din urmă, să devină fixat permanent în genomul gazdei.

Noi descoperiri în domeniul tratamentelor fără efecte secundare autoimune?

Pentru ca retrovirusurile să intre într-o celulă, o proteină de înveliș viral se leagă de un receptor de pe suprafața celulei, la fel ca o cheie într-o încuietoare. Învelișul este, de asemenea, cunoscut ca o proteină de vârf pentru anumite virusuri, cum ar fi SARS-CoV-2.

În cadrul studiului, Frank, Feschotte și colegii lor au folosit genomica computațională pentru a scana genomul uman și a cataloga toate secvențele potențiale de codificare a proteinei de înveliș retrovirale care ar fi putut păstra activitatea de legare a receptorilor.

Apoi au efectuat mai multe teste pentru a detecta care dintre aceste gene erau active – adică exprimau produse ale genelor de înveliș retrovirale în anumite tipuri de celule umane.

„Am găsit dovezi clare de expresie”, a spus Feschotte, „și multe dintre ele sunt exprimate în embrionul timpuriu și în celulele germinale, iar un subset este exprimat în celulele imune în urma infecției.”

Placenta, o țintă comună pentru virusuri

După ce cercetătorii au identificat proteinele antivirale de înveliș exprimate în diferite contexte, s-au concentrat asupra uneia dintre ele, Suppressyn, deoarece se știa că se leagă de un receptor numit ASCT2, punctul de intrare celular pentru un grup divers de virusuri, numite retrovirusuri de tip D.

Suppressyn a prezentat un nivel ridicat de expresie în placentă și în dezvoltarea embrionară umană foarte timpurie.

Ei au efectuat apoi experimente în celule asemănătoare placentei umane, deoarece placenta este o țintă comună pentru virusuri.

Celulele au fost expuse la un retrovirus de tip D numit RD114, despre care se știe că infectează în mod natural speciile feline, cum ar fi pisica domestică, scrie EurekAlert.

În timp ce alte tipuri de celule umane care nu exprimă Suppressyn au putut fi ușor infectate, celulele stem placentare și embrionare nu au fost infectate. Atunci când cercetătorii au sărăcit experimental celulele placentare de Suppressyn, acestea au devenit sensibile la infecția cu RD114. Când Suppressyn a fost readus în celule, acestea și-au recăpătat rezistența.

Un mecanism de protecție a embrionului împotriva infecției

În plus, cercetătorii au făcut experimente inverse, folosind o linie celulară de rinichi embrionar sensibilă în mod normal la RD114. Celulele au devenit rezistente atunci când cercetătorii au introdus experimental Suppressyn în aceste celule.

Studiul arată cum o proteină umană de origine retrovirală blochează un receptor celular care permite intrarea virală și infectarea cu o gamă largă de retrovirusuri care circulă în multe specii non-umane.

În acest fel, a spus Feschotte, retrovirusurile antice integrate în genomul uman oferă un mecanism de protecție a embrionului în curs de dezvoltare împotriva infecției cu virusuri înrudite.

Lucrările viitoare vor explora activitatea antivirală a altor proteine derivate din înveliș codificate în genomul uman, a spus el.

Lucrarea a fost publicată în Science.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Un virus al iepurilor a evoluat și a devenit mai mortal

Un nou tip de terapie împotriva cancerului folosește un virus comun

Cercetătorii au obținut imagini cu virusul SARS-CoV-2 în timp ce infectează o celulă

Algele din acest lac din Arctica sunt infectate cu virusuri uriașe