Cilvēki bez tā nepastāvētu vīrusi jo vīrusu proteīnam ir galvenā loma attīstībā cilvēka embrijs. Tomēr dažkārt tie rada eksistenciālus draudus slimību veidā, piemēram, pašreizējās COVID-19 pandēmijas gadījumā. Ironiski, vīrusi veido ~8% no mūsu genoma, kas iegūts evolūcijas gaitā, padarot mūs “praktiski par kimēru”.
2020. gada bēdīgākais un šausmīgākais vārds, bez šaubām, ir "vīruss'. Novele korona vīruss ir atbildīgs par pašreizējo bezprecedenta Covid-19 slimību un gandrīz gandrīz tuvu pasaules ekonomikas sabrukumu. To visu izraisa niecīga daļiņa, kas pat netiek uzskatīta par “pilnībā” dzīvojošu, jo tā atrodas ārpus saimnieka nefunkcionālā stāvoklī, bet saglabājas iekšpusē tikai pēc saimnieka inficēšanās. Pārsteidzošāks un šokējošāks ir fakts, ka cilvēki ir nesuši vīrusu “gēnus” kopš neatminamiem laikiem, un šobrīd vīrusu gēni veido ~8% no cilvēka genoms (1). Lai to aplūkotu perspektīvā, tikai ~1% cilvēka Genoms ir funkcionāli aktīvs, kas ir atbildīgs par olbaltumvielu veidošanu, kas nosaka, kas mēs esam.
Stāsts par attiecībām starp cilvēki un vīrusi sākās pirms 20-100 miljoniem gadu, kad mūsu senči inficējās ar vīrusi. Katra endogēno retrovīrusu saime ir iegūta no vienas dzimumšūnu infekcijas ar eksogēnu retrovīrusu, kas pēc integrācijas mūsu senčā paplašinājās un attīstījās (2). Pavairošana, kam seko horizontāla pārnešana no vecākiem uz pēcnācējiem, un šodien šie vīrusu genomi ir iestrādāti mūsu DNS kā cilvēka endogēnie retrovīrusi (HERV). Tas ir nepārtraukts process un pat var notikt šobrīd. Evolūcijas gaitā šie HERV ieguva mutācijas un stabilizējās cilvēka genomu un zaudēja spēju izraisīt slimību. Endogēnais retrovīrusi atrodas ne tikai cilvēki bet ir visuresošas visos dzīvajos organismos. Visiem šiem endogēnajiem retrovīrusiem, kas sagrupēti trīs klasēs (I, II un III klase), kas sastopami dažādās dzīvnieku sugās, ir filoģenētiskas attiecības, pamatojoties uz to secību līdzību (3), kā parādīts attēlā zemāk. HERV pieder I klases grupai.
No dažādiem iegultajiem retrovīrusiem, kas atrodas cilvēka Genoms, klasisks piemērs, ko šeit ir vērts pieminēt, ir retrovīrusu proteīns, kas ir ļoti fuzogēns apvalka proteīns, ko sauc par sincitīnu (5), kura sākotnējā funkcija ir vīruss bija jāsaplūst ar saimniekšūnām, lai izraisītu infekciju. Šis proteīns tagad ir pielāgots cilvēki lai izveidotu placentu (šūnu saplūšanu, lai izveidotu daudzkodolu šūnas), kas ne tikai nodrošina mātes pārtiku grūtniecības laikā, bet arī aizsargā augli no mātes imūnsistēmas sincitīna proteīna imūnsupresīvās dabas dēļ. Šis konkrētais HERV ir izrādījies labvēlīgs cilvēka rasi, definējot tās eksistenci.
HERV ir iesaistīti arī iedzimtas imunitātes nodrošināšanā saimniekam, novēršot turpmāku infekciju vīrusi vai slimības smaguma samazināšana pēc atkārtotas inficēšanās ar līdzīga veida vīrusi. Katzourakis un Aswad 2016. gada pārskatā (6) aprakstīts, ka endogēns vīrusi var darboties kā regulējoši elementi gēniem, kas kontrolē imūnsistēmu, tādējādi izraisot imunitātes attīstību. Tajā pašā gadā Chuong et al (7) pierādīja, ka daži HERV darbojas kā regulējoši pastiprinātāji, modulējot IFN (interferona) inducējamo gēnu ekspresiju, tādējādi nodrošinot iedzimtu imunitāti. HERV ekspresijas produkti var darboties arī kā ar patogēniem saistīti molekulārie modeļi (PAMP), iedarbinot šūnu receptorus, kas ir atbildīgi par saimnieka pirmo aizsardzības līniju (8-10).
Vēl viens interesants HERV aspekts ir tas, ka daži no tiem uzrāda ievietošanas polimorfismus, ti, genomā ir atšķirīgs kopiju skaits ievietošanas notikumu dēļ. Pētījums ar 20 subjektiem, kas pieder pie dažādām etniskām grupām, atklāja ievietošanas polimorfisma modeļus no 0 līdz 87% visos subjektos (11). Tas var izraisīt slimību izraisīšanu, aktivizējot noteiktus gēnus, kas citādi ir klusi.
Ir pierādīts, ka daži HERV ir saistīti arī ar autoimūnu traucējumu, piemēram, multiplās sklerozes, attīstību (12). Normālos fizioloģiskos apstākļos HERV ekspresija tiek stingri regulēta, savukārt patoloģiskos apstākļos ārējās/iekšējās vides izmaiņu dēļ hormonālās izmaiņas un/vai mikrobu mijiedarbība var izraisīt HERV ekspresijas disregulāciju, izraisot slimību.
Iepriekš minētās HERV īpašības liecina, ka ne tikai to klātbūtne cilvēka genoms ir neizbēgams, taču tiem piemīt spēja regulēt imūnsistēmas homeostāzi, to aktivizējot vai nomācot, tādējādi izraisot atšķirīgu ietekmi (no labvēlīga līdz slimības izraisīšanai) saimniekiem.
Covid-19 pandēmiju izraisa arī retrovīruss SARS-nCoV-2, kas pieder gripas saimei, un var būt ticams, ka evolūcijas gaitā ar šo saimi saistīti genomi. vīrusi tika integrēts cilvēka genomu un tagad ir sastopami kā HERV. Tiek pieņemts, ka šiem HERV var būt dažādi polimorfismi, kā minēts iepriekš, dažādu etnisko piederību cilvēkiem. Šie polimorfismi var izpausties kā šo HERV dažādu kopiju skaits un/vai mutāciju esamība vai neesamība (izmaiņas genoma secībā), kas uzkrātas laika periodā. Šīs integrēto HERV atšķirības var izskaidrot dažādus pandēmijas izraisītos mirstības rādītājus un Covid-19 slimības smagumu dažādās valstīs.
***
Norādes:
1. Griffiths DJ 2001. Endogenous retroviruses in the cilvēka genoma secība. Genoms Biol. (2001); 2(6) Reviews 1017. DOI: https://doi.org/10.1186/gb-2001-2-6-reviews1017
2. Boeke, JD; Stoye, JP (1997). “Retrotransposoni, endogēnie retrovīrusi un retroelementu evolūcija”. In Coffin, JM; Hjūzs, SH; Varmus, HE (eds.). Retrovīrusi. Cold Spring Harbor Laboratory Press. PMID 21433351.
3. Vargiu L, et al. Klasifikācija un raksturojums cilvēka endogēnie retrovīrusi; mozaīkas formas ir izplatītas. Retroviroloģija (2016); 13: 7. DOI: 10.1186 / s12977-015-0232-y
4. Classes_of_ERVs.jpg: Jern P, Sperber GO, Blomberg J (atvasināts darbs: Fgrammen (saruna)), 2010. Pieejams tiešsaistē plkst. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Classes_of_ERVs.svg Skatīts 07
5. Blondīne, JL; Lavilette, D; Šeinets, V; Bouton, O; Oriols, G; Kapela-Fernandesa, S; Mandrandes, S; Mallet, F; Cosset, FL (7. gada 2000. aprīlis). “Aploksnes glikoproteīns no cilvēka endogēna retrovirus HERV-W tiek ekspresēts cilvēka placentā un savienojas ar šūnām, kas ekspresē D tipa zīdītāju retrovīrusu receptorus. J. Virols. 74 (7): 3321–9. DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.74.7.3321-3329.2000.
6. Katzourakis A un Aswad A. Evolution: Endogenous vīrusi Nodrošiniet pretvīrusu imunitātes saīsnes. Pašreizējā bioloģija (2016). 26: R427-R429. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.072
7. Chuong EB, Elde NC un Feschotte C. Iedzimtas imunitātes regulējošā evolūcija, izmantojot endogēno retrovīrusu koopciju. Zinātne (2016) Vol. 351, 6277. izdevums, 1083.-1087.lpp. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad5497
8. Wolff F, Leisch M, Greil R, Risch A, Pleyer L. Gēnu (atkārtotas) ekspresijas zobens ar hipometilēšanas aģentiem: no vīrusu mīmikas līdz izmantošanai kā primāro aģentu mērķtiecīgai imūno kontrolpunktu modulācijai. Šūnu Komunālais Signāls (2017) 15:13. DOI: https://doi.org/10.1186/s12964-017-0168-z
9. Hurst TP, Magiorkinis G. Iedzimtas imūnās atbildes aktivizēšana ar endogēnu retrovīrusi. J ģenerālis Virols. (2015) 96:1207–1218. DOI: https://doi.org/10.1099/vir.0.000017
10. Chiappinelli KB, Strissel PL, Desrichard A, Chan TA, Baylin SB, Correspondence S. DNS metilēšanas inhibēšana izraisa interferona reakciju vēža gadījumā, izmantojot dsRNS, tostarp endogēnos retrovīrusus. Cell (2015) 162:974–986. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.07.011
11. Mehrab G, Sibel Y, Kaniye S, Sevgi M un Nermin G. Cilvēka endogēns retrovirus-H ievietošanas skrīnings. Molekulārās medicīnas ziņojumi (2013). DOI: https://doi.org/10.3892/mmr.2013.1295
12. Gröger V un Cynis H. Cilvēka endogēnie retrovīrusi un to iespējamā loma autoimūnu traucējumu, piemēram, multiplās sklerozes, attīstībā. Priekšējais mikrobiols. (2018); 9: 265. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00265
***
