Древние вирусы в ДНК человека: скрытые регуляторы генов

Загадочные вирусы в нашей ДНК: как древние захватчики стали частью нашего генома

Представьте, что часть вашей ДНК на самом деле состоит из остатков древних вирусов, которые были интегрированы в наш геном миллионы лет назад. Эти вирусные фрагменты, как оказалось, не просто бесполезный генетический материал, а важные элементы, которые эволюционировали и теперь играют ключевую роль в регуляции работы наших генов. Это открытие было сделано учеными из Института перспективных исследований человеческой биологии Университета Киото и Университета Макгилла, которые проанализировали данные о ДНК приматов и обнаружили десятки ранее неизвестных подсемейств древней вирусной ДНК.

Одним из ключевых аспектов этого исследования было изучение длинных концевых повторов (LTR), которые являются повторяющимися последовательностями, обрамляющими вирусную ДНК. Эти LTR изначально помогали вирусам встраиваться в геном хозяина, но после интеграции многие из них были «приручены» организмом и превратились в регуляторные элементы. Сегодня они действуют как генетические переключатели, включая или выключая близлежащие гены в зависимости от клеточного контекста. Эволюция генома человека — это сложный процесс, который включает в себя интеграцию вирусных последовательностей и их последующую адаптацию к потребностям организма.

Ученые использовали филогенетический подход, объединив эволюционный анализ последовательностей с данными о сохранности LTR у 53 видов приматов. Они обнаружили четыре новых подсемейства MER11, которые ранее были неизвестны. Эти новые категории охватили почти 20% всех случаев MER11 и оказались гораздо точнее в предсказании биологической активности. Древние вирусы в ДНК — это не просто реликвии прошлого, а активные участники регуляции генов.

Чтобы проверить, влияют ли эти вновь обнаруженные вирусные фрагменты на биологические процессы, ученые применили метод массового параллельного репортерного анализа (MPRA). Результаты показали, что два новых подсемейства — MER11_G2 и MER11_G3 — обладают высокой энхансерной активностью в индуцированных плюрипотентных стволовых клетках человека. Это означает, что данные вирусные последовательности не просто «молчат», а активно участвуют в регуляции генов. Например, самое молодое подсемейство, MER11_G4, приобрело SOX-связывающие мотивы благодаря однонуклеотидной делеции, обнаруженной у людей и шимпанзе, но отсутствующей у макак.

Исследование подчеркивает, что так называемая «мусорная ДНК» вовсе не является бесполезной. Напротив, это динамичный архив эволюционных инноваций — генетическая летопись многовековой борьбы между вирусами и организмом, которая в итоге привела к появлению новых инструментов регуляции генов. Этот процесс можно назвать молекулярной гонкой вооружений, где геном хозяина вырабатывает белки, чтобы подавлять вирусные последовательности, а вирусы мутируют, чтобы избежать «обнаружения» или становятся полезными регуляторными элементами.

В целом, это исследование открывает новые горизонты в изучении генома и показывает, что вирусные «призраки» в нашей ДНК — не просто пережитки прошлого, а часть динамичной системы, которая продолжает формировать то, кто мы есть, и, возможно, то, кем мы станем. Это также подчеркивает важность изучения генома и его функций, особенно в контексте эволюции и регуляции генов. Например, понимание того, как вирусные фрагменты влияют на регуляцию генов, может помочь нам лучше понять развитие заболеваний и найти новые подходы к их лечению.

Больше новостей в нашем телеграм канале I ROBOT