Ihmiset ei olisi ollut olemassa ilman virukset koska virusproteiinilla on keskeinen rooli sen kehittymisessä ihmisen alkio. Toisinaan ne kuitenkin aiheuttavat eksistentiaalisia uhkia sairauksien muodossa, kuten nykyisen COVID-19-pandemian tapauksessa. Ironisesti, virukset muodostavat ~8% genomistamme, joka on hankittu evoluution aikana, mikä tekee meistä "käytännöllisesti katsoen kimeeran".
Vuoden 2020 surullisin ja pelottavin sana on epäilemättä "virus'. Romaani koronavirusantigeenin on vastuussa nykyisestä ennennäkemättömästä COVID-19-taudista ja maailmantalouden melkein lähes romahtamisesta. Kaikki tämä johtuu pienestä hiukkasesta, jota ei pidetä edes "täysin" elävänä, koska se on ei-toiminnallisessa tilassa isännän ulkopuolella, kun taas se säilyy sisällä vain tartuttaessaan isännän. Yllättävämpää ja järkyttävämpää on se, että ihmiset ovat kantaneet viruksen "geenejä" ikimuistoisista ajoista lähtien, ja tällä hetkellä virusgeenit muodostavat noin 8 % ihmisen genomi (1). Vain noin 1 % ihmisen genomi on toiminnallisesti aktiivinen vastuussa proteiinien valmistamisesta, jotka määrittävät keitä me olemme.
Tarina välisestä suhteesta ihmiset ja virukset sai alkunsa 20-100 miljoonaa vuotta sitten, kun esi-isämme saivat tartunnan virukset. Jokainen endogeeninen retrovirusperhe on peräisin yhdestä ituradan solujen infektiosta eksogeenisellä retroviruksella, joka integroituessaan esi-isämme laajeni ja kehittyi (2). Lisääntyminen, jota seuraa horisontaalinen siirto vanhemmilta jälkeläisille, ja nykyään meillä on nämä virusgenomit upotettuina DNA:han ihmisen endogeeniset retrovirukset (HERV). Tämä on jatkuva prosessi ja saattaa jopa tapahtua tällä hetkellä. Evoluution aikana nämä HERV:t saivat mutaatioita, vakiintuivat ihmisen genomiin ja menettivät kykynsä aiheuttaa tautia. Endogeeninen retrovirukset eivät ole vain läsnä ihmiset mutta niitä on kaikkialla kaikissa elävissä organismeissa. Kaikilla näillä endogeenisilla retroviruksilla, jotka on ryhmitelty kolmeen luokkaan (luokka I, II ja III), joita esiintyy eri eläinlajeissa, on fylogeneettinen suhde, joka perustuu niiden sekvenssien samanlaisuuteen (3), kuten alla olevassa kuvassa on kuvattu. HERV:t kuuluvat luokan I ryhmään.
Erilaisista sulautetuista retroviruksista, joita esiintyy ihmisen Genomi, klassinen mainitsemisen arvoinen esimerkki, on retrovirusproteiini, joka on erittäin fusogeeninen vaippaproteiini, jota kutsutaan syncytiiniksi (5), jonka alkuperäinen tehtävä on virus fuusioitua isäntäsolujen kanssa aiheuttaen infektion. Tämä proteiini on nyt mukautettu ihmiset muodostaa istukan (solujen fuusio monitumaisten solujen muodostamiseksi), joka ei ainoastaan tarjoa ruokaa sikiölle äidiltä raskauden aikana, vaan myös suojaa sikiötä äidin immuunijärjestelmältä synsytiiniproteiinin immunosuppressiivisen luonteen vuoksi. Tämä tietty HERV on osoittautunut hyödylliseksi ihmisen rotua määrittelemällä sen olemassaolon.
HERV:t on myös otettu osaksi synnynnäisen immuniteetin tarjoamista isännälle estämällä lisäinfektioiden aiheuttamaa sukua virukset tai taudin vakavuuden vähentäminen samantyyppisen tartunnan saamisen jälkeen virukset. Katzourakiksen ja Aswadin vuoden 2016 katsauksessa (6) kuvataan, että endogeeninen virukset voi toimia säätelyelementteinä geeneille, jotka säätelevät immuunitoimintaa, mikä johtaa immuniteetin kehittymiseen. Samana vuonna Chuong et ai (7) osoittivat, että tietyt HERV:t toimivat säätelyn tehostajina moduloimalla IFN:n (interferonilla) indusoituvien geenien ilmentymistä ja siten aikaansaaden synnynnäisen immuniteetin. HERV-ilmentymistuotteet voivat myös toimia patogeeneihin liittyvinä molekyylikuvioina (PAMP), jotka laukaisevat isännän ensimmäisestä puolustuslinjasta vastaavat solureseptorit (8-10).
Toinen mielenkiintoinen näkökohta HERV:issä on, että osassa niistä on insertiopolymorfismeja, eli genomissa on eri määrä kopioita insertiotapahtumien vuoksi. Tutkimus 20 eri etnisiin ryhmiin kuuluvalla koehenkilöllä paljasti insertiopolymorfismia 0-87 %:n välillä kaikissa koehenkilöissä (11). Tällä voi olla vaikutuksia sairauksien aiheuttamiseen aktivoimalla tiettyjä geenejä, jotka muuten ovat hiljaisia.
Tiettyjen HERV-tautien on myös osoitettu liittyvän autoimmuunisairauksien, kuten multippeliskleroosin, kehittymiseen (12). Normaaleissa fysiologisissa olosuhteissa HERV:n ilmentyminen on tiukasti säädeltyä, kun taas patologisissa olosuhteissa ulkoisen/sisäisen ympäristön muutoksista johtuvat hormonaaliset muutokset ja/tai mikrobien vuorovaikutus voivat aiheuttaa HERV:n ilmentymisen säätelyhäiriöitä, mikä johtaa sairauteen.
Yllä olevat HERV:ien ominaisuudet viittaavat siihen, että niiden läsnäolo ei ole vain ihmisen genomi on väistämätön, mutta niillä on kyky säädellä immuunijärjestelmän homeostaasia joko aktivoimalla tai suppressoimalla sitä, mikä aiheuttaa erilaisia vaikutuksia (hyödyllisestä taudin aiheuttamiseen) isännissä.
COVID-19-pandemian aiheuttaa myös retrovirus SARS-nCoV-2, joka kuuluu influenssaperheeseen, ja voi olla todennäköistä, että evoluution aikana tähän perheeseen liittyvät genomit. virukset integroitui ihmisen genomiin ja ovat nyt läsnä HERV:inä. Oletetaan, että näillä HERV:illä saattaa esiintyä erilaisia polymorfismeja, kuten edellä mainittiin, eri etnisten ihmisten keskuudessa. Nämä polymorfismit voivat olla näiden HERV:iden eri kopiomäärän muodossa ja/tai mutaatioiden (muutosten genomisekvenssissä) läsnäolo tai puuttuminen tietyn ajanjakson aikana. Tämä integroitujen HERV-virusten vaihtelu saattaa selittää pandemian aiheuttaman kuolleisuuden ja COVID-19-taudin vakavuuden eri maissa.
***
Viitteet:
1. Griffiths DJ 2001. Endogeeniset retrovirukset ihmisen genomisekvenssi. Genome Biol. (2001); 2(6) Arvostelut 1017. DOI: https://doi.org/10.1186/gb-2001-2-6-reviews1017
2. Boeke, JD; Stoye, JP (1997). "Retrotransposonit, endogeeniset retrovirukset ja retroelementtien evoluutio". In Coffin, JM; Hughes, SH; Varmus, HE (toim.). Retrovirukset. Cold Spring Harbor Laboratory Press. PMID 21433351.
3. Vargiu L, et ai. Luokittelu ja luonnehdinta ihmisen endogeeniset retrovirukset; mosaiikkimuodot ovat yleisiä. retrovirologia (2016); 13: 7. DOI: 10.1186 / s12977-015-0232-y
4. Classes_of_ERVs.jpg: Jern P, Sperber GO, Blomberg J (johdannaistyö: Fgrammen (talk)), 2010. Saatavilla verkossa osoitteessa https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Classes_of_ERVs.svg Käytetty 07
5. Vaalea, JL; Lavillette, D; Cheynet, V; Bouton, O; Oriol, G; Chapel-Fernandes, S; Mandrandes, S; Mallet, F; Cosset, FL (7. huhtikuuta 2000). "Vaipan glykoproteiini ihmisen endogeeninen retrovirus HERV-W ilmentyy ihmisen istukassa ja fuusioituu soluihin, jotka ilmentävät D-tyypin nisäkkään retrovirusreseptoria. J. Virol. 74 (7): 3321–9. DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.74.7.3321-3329.2000.
6. Katzourakis A ja Aswad A. Evolution: Endogenous Virukset Tarjoa antiviraalisen immuniteetin pikakuvakkeita. Current Biology (2016). 26: R427-R429. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.072
7. Chuong EB, Elde NC ja Feschotte C. Synnynnäisen immuniteetin säätelykehitys endogeenisten retrovirusten yhteiskäytön kautta. Tiede (2016) Voi. 351, numero 6277, s. 1083-1087. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad5497
8. Wolff F, Leisch M, Greil R, Risch A, Pleyer L. Geenien (uudelleen)ilmentämisen kaksiteräinen miekka hypometyloivien aineiden avulla: viruksen jäljittelystä hyödyntämiseen priming-aineina kohdistetussa immuunitarkistuspisteen modulaatiossa. Cell Commun Signal (2017) 15:13. DOI: https://doi.org/10.1186/s12964-017-0168-z
9. Hurst TP, Magiorkinis G. Synnynnäisen immuunivasteen aktivointi endogeenisellä retrovirukset. J Gen Virol. (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. DNA-metylaation estäminen aiheuttaa interferonivasteen syövässä dsRNA:n kautta, mukaan lukien endogeeniset retrovirukset. 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 ja Nermin G. Ihmisen endogeeninen retrovirus-H-asennusseulonta. Molecular Medicine Reports (2013). DOI: https://doi.org/10.3892/mmr.2013.1295
12. Gröger V ja Cynis H. Ihmisen endogeeniset retrovirukset ja niiden oletettu rooli autoimmuunisairauksien, kuten multippeliskleroosin, kehityksessä. Edessä Microbiol. (2018); 9: 265. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00265
***
