Древні віруси в мозку

Древні віруси в мозку

Існуючі в геномі людини ретровіруси, що раніше вважалися генетичним сміттям, набувають нових ролей і можуть брати участь в розвитку головного мозку, про що говорять результати проведеного нещодавно дослідження.

Якщо думка про тих, що живуть на вашому тілі і усередині нього мільярдах бактерій викликає у вас нервове тремтіння, то вас навряд чи заспокоїть інформація про те, що в людині на додаток до всього повно вірусів. Ці багаторазово зганьблені і обмовлені мікроби насправді тісно переплелися в людській плоті, адже наш генетичний матеріал на 8% складається з абсорбованих форм ретровірусів. Це таке вірусне сімейство, до якого належить патогенний вірус імунодефіциту людини ВІЛ, що викликає СНІД.


Думка про наші дуже тісні відносини з цими ендогенними, як їх називають, ретровірусами, може викликати тривогу. Проте в роботі, опублікованій минулого тижня в журналі Cell Reports, говориться про те, що вони допомагають формувати наше мислення, беручи участь в розвитку мозку. Працюючи на генетичному матеріалі мишей, учені знайшли свідоцтва того, що деякі ендогенні ретровіруси набувають в мозку нові функції, які дуже важливі для його розвитку у наших не так вже і далеких родичів-гризунів. "Клітини мозку надзвичайно складні в порівнянні з іншими клітинами, — говорить шведський дослідник Йохан Якобсон(Johan Jakobsson) з Лундского університету, що став головним автором цієї наукової роботи. — Використання ендогенних ретровірусів забезпечує ним ще більшу складність, особливо у зв'язку з тим, що вони складають значну частину генома".

На відміну від інших вірусів, ретровіруси містять тільки РНК і для відтворення повинні вводити в ДНК хазяїна увесь свій генетичний матеріал. Коли таке захоплення відбувається в спермі або в яйцеклітині, ретровіруси можуть передаватися потомству хазяїна, яке передає їх у спадок далі. З часом завдяки поєднанню мутацій і заходів генетичного контролю вірусного загарбника вдається затримати, завадивши йому перейти до нового хазяїна або самовідтворитися. Багато ендогенних ретровірусів знаходяться в ув'язненні в нашому геномі мільйони років.

Більшість ендогенних вірусів відбувають довічний термін, знаходячись за гратами в силу процесу пригнічення гена, який носить назву метилування ДНК. Дослідження Якобсона і його колег показало, що деякі ендогенні ретровіруси не піддаються такому строгому покаранню і можуть отримати, скажімо так, умовно-дострокове звільнення, щоб виконувати важливі обов'язки по розвитку мозку у зародків мишей.


Інспектором по нагляду за умовно-достроковим звільненням в цій ситуації являється білок TRIM28, який здатний повертати ендогенні віруси в камеру за допомогою зворотного пригнічення гена, що носить назву гистонная модифікація. Коли дослідники видалили TRIM28 з деяких клітин, у тому числі, печінки, мозку і білих кров'яних тілець, вони помітили зміни в експресії генів у мишей тільки в клітинах мозку. "Схоже, що механізм регулювання ендогенних ретровірусів в клітинах мозку відрізняється від механізмів, що діють в інших клітинах", — говорить Якобсон.

Більше того, зниження кількості TRIM28 шляхом виключення однієї копії гена, яка його кодує, привело до розладів поведінки у мишей, зокрема — до гіперактивності. Цього недостатньо для висновку про те, що ендогенні ретровіруси відповідають за зміни в поведінці, але в сукупності з іншими виведеннями дослідження можна сказати, що це головний підозрюваний. "Ця робота представляє доказу того, що ендогенні ретровіруси грають активну роль в експресії генів мозку за допомогою динамічного механізму", — говорить доцент кафедри клінічної нейробиологии Колумбійського університету Гуйя Гуффанти(Guia Guffanti), яка не брала участі в дослідженні. У такий спосіб ендогенні ретровіруси можуть допомагати клітинам мозку тонше регулювати експресію генів, роблячи їх складнішими.

Щоб точно визначити, що роблять ці ендогенні ретровіруси в періоди позбавлення волі, потрібно додаткові дослідження. Проте проведені експерименти говорять про те, що вони якимсь чином причетні до розвитку мозку. А це значно більше того, що раніше думали про їх здібності. Ендогенні ретровіруси є частиною більшого класу генетичного матеріалу, що має назву транспозируемих елементів, які називали і досі продовжують називати генетичним сміттям, нічого що не робить і просто займає місце в геномі. Такого роду дослідження поступово міняють цю точку зору. "З'являється абсолютно інша точка зору на те, що можуть створювати ці транспозируемие елементи", — говорить Гуффанти.

 


Надрукувати