Βρέθηκε ο λόγος για τον οποίο το 10% του ανθρώπινου γονιδιώματος αποτελείται από γονίδια ρετροϊών

Οι ιολόγοι έχουν εντοπίσει έναν μηχανισμό που επιτρέπει στους ρετροϊούς να αναπαράγονται αποτελεσματικά για εκατομμύρια χρόνια ως μέρος του DNA των θηλαστικών.

Το κύριο καθήκον των ιών θεωρείται η μετάδοση των δικών τους γονιδίων στις επόμενες γενιές. Σε μια προσπάθεια αναπαραγωγής με κάθε κόστος - όλοι οι ιοί δεν διαφέρουν από άλλους ζωντανούς οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων.

Η διαφορά έγκειται στην εξαιρετική απλότητα της δομής του ιού, η οποία περιορίζεται σε ένα μόριο - τον φορέα του γονιδιώματος, του ιικού RNA, του DNA ή σε ορισμένες παραλλαγές του συνδυασμού τους. Μια άλλη διαφορά του ιού έγκειται στη διπλή κατάσταση του ιού - την «νεκρή» εξωκυτταρική κατάσταση των ιικών σωματιδίων ή των ιικών σωματιδίων, τα οποία ουσιαστικά δεν εμφανίζουν ανεξάρτητη δραστηριότητα, και την «ζωντανή» κατάσταση, όταν ο ιός εισέρχεται στο κύτταρο ξενιστή και αρχίζει να πολλαπλασιάζεται, ενσωματώνοντας τον κυτταρικό μηχανισμό της μεταγραφής του DNA.

Ωστόσο, αποδείχθηκε σχετικά πρόσφατα, με την ανακάλυψη ενδογενών ρετροϊών, ότι ορισμένοι ιοί μπορεί να μην έχουν στάδιο ιικού σωματιδίου.

Αυτοί οι ιοί μεταδίδουν τα δικά τους γονίδια στις επόμενες γενιές χωρίς να υπερβαίνουν τα όρια των κυττάρων (εξ ου και το όνομά τους - ενδογενής, με άλλα λόγια ενδογενής), και το γενετικό τους πρόγραμμα, ενσωματωμένο στο κυτταρικό DNA, θεωρείται αναπόσπαστο μέρος του γονιδιώματος του ξενιστή.

Έχει πλέον διαπιστωθεί ότι περίπου το 8-10% του ανθρώπινου γονιδιώματος αποτελείται από νουκλεοτιδικές αλληλουχίες ρετροϊών που μόλυναν τους εξελικτικούς μας προγόνους πριν από δεκάδες εκατομμύρια χρόνια.

Με άλλα λόγια, το ένα δέκατο του ανθρώπινου DNA αποτελείται από ρετροϊικά γονίδια ηλικίας αρκετών εκατομμυρίων ετών («ρετρο» σημαίνει ότι αυτοί οι ιοί χρησιμοποιούν τον μηχανισμό αντίστροφης μεταγραφής για να αναπαράγουν το δικό τους γονιδίωμα: πρώτον, το ιικό ένζυμο αντίστροφη μεταγραφάση αρχίζει να συνθέτει μία αλυσίδα DNA στο ιικό RNA, στη συνέχεια συνθέτει μια δεύτερη αλυσίδα σε αυτήν την αλυσίδα και στη συνέχεια αυτό το ιικό DNA, έχοντας διεισδύσει στην πυρηνική μεμβράνη του κυττάρου, ενσωματώνεται στο κύτταρο ξενιστή και λειτουργεί ως μήτρα για τη σύνθεση ιικών RNA από το κύτταρο ξενιστή).

Ερευνητές από το Ινστιτούτο της Οξφόρδης, μαζί με το Κέντρο Aarano Diamond για την Έρευνα του AIDS (Νέα Υόρκη, ΗΠΑ) και το Ινστιτούτο Rega (Βέλγιο), αποφάσισαν να ανακαλύψουν τον μηχανισμό με τον οποίο οι αρχαίοι ρετροϊοί μπόρεσαν να εγγραφούν στα γονίδιά μας σε μεγάλες ποσότητες.

Για τον σκοπό αυτό, μελέτησαν τα γονιδιώματα 38 θηλαστικών. Από αυτά τα γονιδιώματα, απομόνωσαν περιοχές που περιείχαν αλληλουχίες νουκλεοτιδίων ρετροϊών και στη συνέχεια τις συνέκριναν in silico (σε πυρίτιο, με άλλα λόγια, χρησιμοποιώντας εξειδικευμένες μαθηματικές μεθόδους υπολογιστών) για ομοιότητες, διαφορές και το μέρος που καταλαμβάνουν στην περιοχή του ιικού DNA.

Όπως έδειξε η ανάλυση, μια συγκεκριμένη κατηγορία ενδογενών ρετροϊών έχασε το γονίδιο env, το οποίο είναι υπεύθυνο για την πρωτεΐνη που βοηθά τον ιό να διεισδύσει στο κύτταρο, σε κάποιο σημείο της εξέλιξής τους.

Η απώλεια της ικανότητας μόλυνσης άλλων κυττάρων δεν σήμαινε την απώλεια της ικανότητας αυτοαναπαραγωγής, μόνο που τώρα ολόκληρη η διάρκεια ζωής του ιού άρχισε να περνάει μέσα στο κύτταρο ξενιστή παράλληλα με τη δική του διάρκεια ζωής με τη βοήθεια κινητών τμημάτων DNA του ιού - ρετροτρανσποζονίων.

Αν και το πιο ενδιαφέρον είναι ότι με την απώλεια της μολυσματικής λειτουργίας από ορισμένους ρετροϊούς, αυτοί οι ιοί αύξησαν γρήγορα την εκπροσώπησή τους στο γονιδίωμα, με αποτέλεσμα την κυριαρχία του γενετικού υλικού των ιών στο DNA των θηλαστικών.

Συγκρίνοντας διαφορετικά γονιδιώματα, οι ερευνητές συνόψισαν την ευελιξία αυτού του φαινομένου: η απώλεια της μολυσματικότητας είχε ως αποτέλεσμα 30πλάσια αύξηση της ποσότητας του ιικού υλικού.

Είναι οι ενδογενείς ρετροϊοί επικίνδυνοι για την υγεία;

Οι ιοί αντιμετωπίζουν τέλεια το έργο της εξάπλωσης των δικών τους γονιδίων, έχοντας καταχωρηθεί στο ανθρώπινο DNA ως επιβάτες χωρίς να προκαλούν βλάβη στη μεταφορά. Για τους ιδιοκτήτες, είναι, στις περισσότερες περιπτώσεις, μη παθογόνοι, μη μολυσματικοί, δεν σχηματίζουν σωματίδια ιού, με άλλα λόγια, δεν μολύνουν κανέναν και βρίσκονται υπό τον ρυθμιστικό έλεγχο της κυτταρικής μεταγραφής του DNA.

Κοιτώντας το από μια άλλη οπτική γωνία, υπάρχουν ενδείξεις ότι ορισμένοι ενδογενείς ρετροϊοί (όπως ορισμένοι εξωγενείς που προκαλούν, για παράδειγμα, σάρκωμα Rous, λεμφώματα και μυελοπάθειες) έχουν ογκογενετικό δυναμικό και έχουν κάθε πιθανότητα να διεγείρουν την ανάπτυξη καρκίνου, αν και αυτό που πυροδοτεί τις διαδικασίες που αναγκάζουν το σώμα να αναλάβει τέτοιους κινδύνους είναι ακόμη ασαφές. Η μελέτη των «απολιθωμένων» ιών στο γονιδίωμά μας μόλις ξεκινά, επομένως οι πιο κατατοπιστικές ανακαλύψεις που μας αναγκάζουν να δούμε το σώμα μας από μια εντελώς διαφορετική οπτική γωνία είναι ακόμα μπροστά μας.