Люди и вирусы: краткая история их сложных взаимоотношений и последствий для COVID-19

Людей не существовало бы без вирусы поскольку вирусный белок играет ключевую роль в развитии человек эмбрион. Однако иногда они представляют экзистенциальную угрозу в виде заболеваний, как в случае нынешней пандемии COVID-19. По иронии судьбы, вирусы составляют ~8% нашего генома, приобретенного в ходе эволюции, что делает нас «фактически химерой».

Самое печально известное и ужасное слово 2020 года, без сомнения, звучит так:вирус'. Роман коронавирус несет ответственность за нынешнюю беспрецедентную болезнь COVID-19 и почти полный крах мировой экономики. Все это вызвано крошечной частицей, которая даже не считается «полностью» живой, потому что она находится в нефункциональном состоянии вне хозяина, а сохраняется внутри только после заражения хозяина. Более удивительным и шокирующим является тот факт, что людей с незапамятных времен являются носителями вирусных «генов», и в настоящее время вирусные гены составляют ~8% человек геном (1). Для сравнения: всего ~1% человек геном функционально активен и отвечает за создание белков, которые определяют, кем мы являемся.

История взаимоотношений между людей и вирусы началось 20-100 миллионов лет назад, когда наши предки заразились вирусы. Каждое семейство эндогенных ретровирусов происходит в результате однократного заражения зародышевых клеток экзогенным ретровирусом, который после интеграции с нашим предком расширялся и развивался (2). Размножение сопровождалось горизонтальной передачей от родителей к потомству, и сегодня мы имеем эти вирусные геномы, встроенные в нашу ДНК как человек эндогенные ретровирусы (HERV). Это непрерывный процесс и, возможно, даже происходит в данный момент. В ходе эволюции эти HERV приобрели мутации, стабилизировались в человек геноме и утратили способность вызывать заболевание. Эндогенный ретровирусы присутствуют не только в людей но они присутствуют во всех живых организмах. Все эти эндогенные ретровирусы, сгруппированные в три класса (класс I, II и III), встречающиеся у разных видов животных, демонстрируют филогенетическое родство, основанное на сходстве их последовательностей (3), как показано на рисунке ниже. HERV относятся к группе I класса.

Из различных встроенных ретровирусов, присутствующих в человек Классическим примером, который стоит упомянуть здесь, является геном ретровирусного белка, представляющего собой высокофузогенный оболочечный белок, называемый синцитином (5), первоначальная функция которого в вирус должен был слиться с клетками-хозяевами и вызвать инфекцию. Этот белок теперь адаптирован в людей для формирования плаценты (слияние клеток с образованием многоядерных клеток), которая не только обеспечивает питание плода от матери во время беременности, но также защищает плод от иммунной системы матери из-за иммуносупрессивной природы белка синцитина. Этот конкретный HERV оказался полезным для человек расы, определяя само ее существование.

HERV также участвуют в обеспечении врожденного иммунитета хозяина, предотвращая дальнейшее инфицирование родственными микроорганизмами. вирусы или снижения тяжести заболевания при повторном заражении аналогичным типом вирусы. В обзоре Кацуракиса и Асвада, проведенном в 2016 году (6), описывается, что эндогенные вирусы могут выступать в качестве регуляторных элементов для генов, контролирующих иммунную функцию, тем самым приводя к развитию иммунитета. В том же году Чуонг и др. (7) продемонстрировали, что некоторые HERV действуют как регуляторные усилители, модулируя экспрессию генов, индуцируемых интерфероном (интерфероном), тем самым обеспечивая врожденный иммунитет. Продукты экспрессии HERV также могут действовать как патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (PAMP), запуская клеточные рецепторы, ответственные за первую линию защиты хозяина (8-10).

Еще одним интересным аспектом HERV является то, что некоторые из них демонстрируют инсерционный полиморфизм, т.е. различное количество копий присутствует в геноме из-за инсерционных событий. Исследование 20 субъектов, принадлежащих к разным этническим группам, выявило паттерны вставочного полиморфизма от 0 до 87% у всех субъектов (11). Это может иметь значение в возникновении заболеваний из-за активации определенных генов, которые в противном случае молчали.

Также было показано, что некоторые HERV связаны с развитием аутоиммунных заболеваний, таких как рассеянный склероз (12). В нормальных физиологических условиях экспрессия HERV жестко регулируется, тогда как при патологических условиях из-за изменений во внешней / внутренней среде гормональные изменения и / или микробное взаимодействие могут вызывать нарушение регуляции экспрессии HERV, ведущее к заболеванию.

Приведенные выше характеристики HERV позволяют предположить, что не только их присутствие в человек Геном неизбежен, но они обладают способностью регулировать гомеостаз иммунной системы, активируя или подавляя ее, тем самым вызывая различные эффекты (от полезных до вызывающих заболевание) у хозяев.

Пандемия COVID-19 также вызвана ретровирусом SARS-nCoV-2, принадлежащим к семейству гриппа, и вполне вероятно, что в ходе эволюции геномы, относящиеся к этому семейству вирусов, вирусы интегрировался в человек геноме и теперь присутствуют как HERV. Предполагается, что эти HERV могут проявлять различный полиморфизм, как упоминалось выше, у людей разной этнической принадлежности. Эти полиморфизмы могут проявляться в форме дифференциального числа копий этих HERV и/или присутствия или отсутствия мутаций (изменений в последовательности генома), накопленных за определенный период времени. Эта вариабельность интегрированных HERV может объяснить разницу в уровнях смертности и тяжести заболевания COVID-19 в разных странах, пострадавших от пандемии.

Ссылки:

1. Гриффитс Д.Д., 2001. Эндогенные ретровирусы в человек последовательность генома. Геном Биол. (2001); 2(6) Обзоров 1017. DOI: https://doi.org/10.1186/gb-2001-2-6-reviews1017

2. Boeke, JD; Stoye, JP (1997). «Ретротранспозоны, эндогенные ретровирусы и эволюция ретроэлементов». В Coffin, JM; Hughes, SH; Varmus, HE (ред.). Ретровирусы. Cold Spring Harbor Laboratory Press. PMID 21433351.

3. Варджиу Л и др. Классификация и характеристика человек эндогенные ретровирусы; распространены мозаичные формы. Ретровирусология (2016); 13:7. ДОИ: https://doi.org/10.1186/s12977-015-0232-y

4. Classes_of_ERVs.jpg: Jern P, Sperber GO, Blomberg J (производная работа: Fgrammen (talk)), 2010. Доступно в Интернете по адресу https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Classes_of_ERVs.svg Доступ 07 мая 2020 г.

5. Блондин, Джей Л; Лавиллетт, Д; Чейнет, В; Бутон, О; Ориол, Г; Часовня-Фернандес, S; Мандрандес, С; Маллет, Ф; Коссет, Флорида (7 апреля 2000 г.). «Оболочечный гликопротеин человек эндогенный ретровирус HERV-W экспрессируется в плаценте человека и объединяет клетки, экспрессирующие рецептор ретровируса млекопитающих типа D». Дж. Вирол. 74 (7): 3321–9. ДОИ: https://doi.org/10.1128/jvi.74.7.3321-3329.2000.

6. Кацуракис А., Асвад А. Эволюция: эндогенная. Вирусы Обеспечьте кратчайшие пути к противовирусному иммунитету. Текущая биология (2016). 26: Р427-Р429. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.072

7. Chuong EB, Elde NC и Feschotte C. Регуляторная эволюция врожденного иммунитета посредством кооптации эндогенных ретровирусов. Наука (2016) Т. 351, выпуск 6277, стр. 1083-1087. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad5497

8. Вольф Ф., Лейш М., Грейл Р., Риш А., Плейер Л. Двусторонний меч (ре) экспрессии генов гипометилирующими агентами: от вирусной мимикрии до использования в качестве прайм-агентов для направленной модуляции иммунных контрольных точек. Сигнал сотового сообщества (2017) 15:13. DOI: https://doi.org/10.1186/s12964-017-0168-z

9. Херст Т.П., Магиоркинис Г. Активация врожденного иммунного ответа эндогенными ретровирусы. Джей Ген Вирол. (2015) 96:1207–1218. ДОИ: https://doi.org/10.1099/vir.0.000017

10. Chiappinelli KB, Strissel PL, Desrichard A, Chan TA, Baylin SB, Correspondence S. Ингибирование метилирования ДНК вызывает ответ интерферона при раке через дцРНК, включая эндогенные ретровирусы. Cell (2015) 162: 974–986. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.07.011

11. Мехраб Г., Сибель Ю., Кание С., Севги М. и Нермин Г. Эндогенные факторы человека. ретровирус-H скрининг внедрения. Отчеты о молекулярной медицине (2013). ДОИ: https://doi.org/10.3892/mmr.2013.1295

12. Грёгер В., Цинис Х. Эндогенные ретровирусы человека и их предполагаемая роль в развитии аутоиммунных заболеваний, таких как рассеянный склероз. Front Microbiol. (2018); 9: 265. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00265

Актуальные

Первые роды в Великобритании после трансплантации матки от живого донора

Женщина, которой впервые пересадили матку от живого донора...

Qfitlia (Fitusiran): новый метод лечения гемофилии на основе siRNA  

Qfitlia (Fitusiran), новый препарат для лечения гемофилии на основе siRNA,...

Наблюдения JWST за глубоким полем противоречат космологическому принципу

Наблюдения за глубоким полем зрения космического телескопа имени Джеймса Уэбба в рамках JWST...

На Марсе обнаружены длинноцепочечные углеводороды  

Анализ существующего образца горной породы в Анализе образцов в...

Подписка на новости

Не пропустите

CoViNet: Новая сеть глобальных лабораторий по изучению коронавирусов 

Новая глобальная сеть лабораторий по изучению коронавирусов CoViNet...

Подвариант JN.1: Дополнительный риск для здоровья населения низок на глобальном уровне

Подвариант JN.1 , самый ранний задокументированный образец которого был зарегистрирован 25...

COVID-19: субвариант JN.1 обладает более высокой трансмиссивностью и способностью уклоняться от иммунитета. 

Шиповая мутация (S: L455S) является отличительной мутацией JN.1...

COVID-19 еще не закончился: что мы знаем о последнем всплеске в Китае 

Непонятно, почему Китай решил отказаться от COVID-XNUMX...
Раджив Сони
Раджив Сониhttps://web.archive.org/web/20220523060124/https://www.rajeevsoni.org/publications/
Доктор Раджив Сони (ORCID ID: 0000-0001-7126-5864) имеет докторскую степень. получил степень бакалавра биотехнологии в Кембриджском университете, Великобритания, и имеет 25-летний опыт работы по всему миру в различных институтах и ​​транснациональных корпорациях, таких как The Scripps Research Institute, Novartis, Novozymes, Ranbaxy, Biocon, Biomerieux, а также в качестве главного исследователя в исследовательской лаборатории ВМС США. в открытии лекарств, молекулярной диагностике, экспрессии белков, биологическом производстве и развитии бизнеса.

20C-США: новый вариант коронавируса в США

Исследователи из Университета Южного Иллинойса сообщили о новом варианте вируса SARS COV-2 в США. Согласно отчетам, опубликованным на сервере препринтов, который еще не ...

Диагностические тесты на COVID-19: оценка текущих методов, практик и будущего

Проверяются и оцениваются лабораторные тесты для диагностики COVID-19, которые проводятся в настоящее время на практике по рекомендации международных экспертных групп. Болезнь COVID-19, которая ...