В геноме вируса нашли фрагменты человеческой «прыгающей» ДНК
iXBT.com ·
В геноме вируса контагиозного моллюска (molluscum contagiosum virus), который заражает кожу и вызывает появление небольших возвышающихся образований, обнаружили две последовательности, происходящие от человеческого генетического элемента BC200. Результаты исследования, опубликованного в журнале Science, указывают на необычный случай переноса генетического материала между человеком и вирусом. При этом учёные пока не знают, какую роль найденные последовательности играют в жизненном цикле вируса.
В геноме вируса контагиозного моллюска (molluscum contagiosum virus), который заражает кожу и вызывает появление небольших возвышающихся образований, обнаружили две последовательности, происходящие от человеческого генетического элемента BC200. Результаты исследования, опубликованного в журнале Science, указывают на необычный случай переноса генетического материала между человеком и вирусом. При этом учёные пока не знают, какую роль найденные последовательности играют в жизненном цикле вируса.
BC200 отличается от большинства генов тем, что не содержит инструкции для производства белка, а служит для образования короткой молекулы РНК. Она особенно распространена в нейронах, а лабораторные эксперименты указывают на её возможное участие в регуляции синтеза белков. Однако точная физиологическая роль BC200 остаётся не до конца понятной. И хотя этот элемент особенно активен в нервной ткани, он не ограничен клетками мозга: генетическая информация в большинстве клеток с ядром в основном одинакова, а различия связаны в том числе с тем, какие гены и насколько активно используются.
История BC200 началась с транспозона (transposable element) — мобильного участка ДНК, способного создавать копии и вставлять их в новые места генома. Такие последовательности называют «прыгающими генами». Предшественник BC200 появился у общего предка обезьян Старого и Нового Света и человекообразных обезьян примерно 35–55 млн лет назад, а около 40 млн лет назад приобрёл клеточную функцию, предположительно связанную с регуляцией синтеза белков в нейронах. Обычно приобретение такой функции сопровождается утратой способности перемещаться, но BC200, по-видимому, сохранил обе возможности.
Команда учёных искала в геномах поксвирусов последовательности, похожие на мобильные генетические элементы. В геноме вируса контагиозного моллюска исследователи обнаружили два фрагмента, производных от BC200. Один охватывает весь домен, унаследованный от мобильного предшественника, второй короче и неполон с обоих концов. Это не полноценная копия человеческого гена. На человеческое происхождение указывают распространение BC200 среди людей и родственных приматов, а также то, что вирус контагиозного моллюска в природе известен как инфекция человека. В других изученных поксвирусах, в том числе у близкородственного вируса лошадей, аналогичных последовательностей не нашли.
По генетическим признакам учёные предположили, что перенос произошёл дважды независимо, а не в результате размножения одной вставки уже внутри вируса. Возможным посредником стал LINE-1 — другой мобильный генетический элемент, способный обеспечивать копирование РНК в ДНК и её последующую вставку в геном. У BC200 нет собственного механизма для такого перемещения, поэтому он мог воспользоваться молекулярным аппаратом LINE-1. Структура участков ДНК вокруг вирусных вставок согласуется с этой версией, однако перенос реконструировали по генетическим данным, а не наблюдали непосредственно. В клеточной культуре заражение вирусом сопровождалось повышением экспрессии BC200 в фибробластах — клетках соединительной ткани. Это может указывать на условия, способствующие переносу, но не позволяет установить, где именно произошли исторические события.
Исследователи также проанализировали данные секвенирования 908 человек и обнаружили 8 вариантов вставок, производных от BC200, которые различались между людьми. Две широко распространены в пяти крупных континентальных группах населения, что указывает на их древнее происхождение. Ещё одна преимущественно встречалась у людей африканского происхождения, а 5 других были редкими: одна обнаружилась у двух участников, остальные — лишь у одного человека каждая. Такие находки указывают на продолжающуюся активность мобильного элемента. У других человекообразных обезьян и родственных приматов учёные также выявили сотни вставок, характерных для отдельных эволюционных линий.
Пока что неизвестно, приносит ли вирусу пользу наличие фрагментов BC200. Учёные обнаружили признаки того, что эти последовательности транскрибируются в РНК, и предположили, что они могут влиять на синтез белков в заражённых клетках. Эту гипотезу ещё предстоит проверить. Работа не показывает, что вирус стал опаснее: её главный результат в том, что мобильный генетический элемент способен сохранить возможность перемещения даже после того, как приобрёл определённую функцию в клетке.