Вирусная ДНК в геноме человека помогает бороться с патогенами

Человеческая ДНК почти на восемь процентов состоит из фрагментов вирусного происхождения, которые остались от борьбы наших предков с заболеваниями. Долгое время считалось, что эти случайные участки генетического кода не выполняют никакую функцию.  Но новое исследование показывает, что наш организм превратил некоторые из них в оружие против современных вирусов. Учёные из Университета Юты считают, что части вирусной ДНК, внедрённые в геном человека, могут влиять на гены, ответственные за врождённый иммунитет, который является первой линией защиты от патогенных организмов.
После проникновения в зародышевые клетки человекаретровирусы синтезируют на основе своей РНК фрагмент ДНК и встраивают его в геном заражённого организма, чтобы создавать собственные копии. После миллионов лет эволюции у потомков существ, переживших заболевание (и выживших после него), такие участки утрачивают способность к экспрессии генов и накапливаются в клетках в виде неактивных наследственных элементов.
Седрик Фешот (Cedric Feschotte) и его коллеги обнаружили, что удаление этих фрагментов, известных под названием "эндогенные ретровирусы", приводит к нарушению работы иммунитета.
Эффективность деятельности иммунной системы во многом зависит от быстрого скоординированного ответа всех компонентов, вовлечённых в этот процесс. При заражении клетки посылают химический сигнал тревоги, выпуская белки интерфероны, и с их помощью заставляют соседей активировать сотни генов, направленных на борьбу с патогенами.
Команда биологов провела анализ общедоступной информации об элементах генома человека и обнаружила тысячи эндогенных ретровирусов, которые хранятся в человеческой ДНК и могут быть активированы интерферонами. Учёные также обратили внимание на то, что вирусные участки не разбросаны по геному случайным образом, а собраны вблизи генов, обеспечивающих работу иммунной системы.
Чтобы установить роль эндогенных ретровирусов исследователи использовали самый современный инструмент редактирования геномовCRISPR/cas9 и поочерёдно удаляли вирусные последовательности в культурах клеток. Оказалось, что без некоторых фрагментов иммунные гены не могли правильно включаться в ответ на сигнал интерферонов. Кроме того, когда клетки лишались участков, расположенных рядом с геном иммунитета AIM2, их способность противостоять атаке вирусов сильно снижалась.
Эти результаты показывают, что древняя вирусная ДНК стала важной частью защитного механизма, с помощью которого клетки борются с современными патогенами.
"Ответ на интерферон можно сравнить с включением клеточной охранной сигнализации, и мы обнаружили, что некоторые из наиболее важных переключателей в этой системе фактически происходят от древних вирусов", – поясняет в пресс-релизе соавтор исследования Эдвард Тюонг (Edward Chuong).
Исследователи считают, что фрагменты чужеродной ДНК могли быть включены в состав иммунной системы не случайно. По их мнению, возбудители заболеваний постоянно эволюционируют и изменяют тактику нападения и, чтобы не отставать, организмы научились с пользой применять захваченный генетический материал против самих вирусов.