Előzmények Podcastok

Egy ősi retrovírust találtak az emberi DNS -ben - és még mindig aktív lehet

Egy ősi retrovírust találtak az emberi DNS -ben - és még mindig aktív lehet


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Megdöbbentő bizonyítékok merültek fel arra vonatkozóan, hogy egy korábban csak fosszilis bizonyítékokból ismert ősi vírus több százezer vagy akár millió év óta tartósan megfertőzött néhány embert nagyon alacsony szinten. Ez az ősi retrovírus egyfajta élő kövület, és annak ép példányának felfedezése az emberi genomban kérdéseket vet fel azzal kapcsolatban, hogy hogyan maradt fenn, és azt sugallja, hogy a távoli evolúciós múltból származó mások sok faj DNS -ében szunnyadhatnak.

Egy retrovírus úgy replikálódik, hogy a genomot a fertőzött sejtbe illeszti. Előfordul, hogy a retrovírusok megfertőzik a csíravonal sejteket - a tojásban és a spermában található sejteket -, és ha ezek a sejtek túlélnek, és új organizmust hoznak létre, akkor az új szervezet a retrovírust a genomjának szerves részeként fogja tartalmazni. Ily módon számos emlős, madár és más gerinces állat genomja számos retrovirusból származó DNS -szekvenciát halmozott fel, amelyeket endogén retrovírusoknak (ERV -nek) neveznek. Az emberi genom körülbelül 8% -a például ERV -kből áll.

Ezeknek a szekvenciáknak a túlnyomó része genomi fosszíliák, amelyek előrehaladott bomlási állapotban vannak, és nem képesek semmiféle fertőző részecskét termelni. Érdekes módon azonban néhány ERV-t úgy választottak ki, hogy fiziológiai funkciókat végezzenek a gazdaszervezetben, például immunitást biztosítsanak. Ezek a háziasított vírusszekvenciák, bár működőképesek, ténylegesen a gazda genomjának részévé váltak. Fertőző vírusrészecskéket sem tudnak előállítani, mivel általában elvesztették az ehhez szükséges genetikai felszerelést.

Mindazonáltal az ERV szekvenciák kis hányada képes fertőző részecskéket előállítani, és ezek azt mutatják, hogy a gazdafajok genomjait fertőző retrovírusok képesek kolonizálni. Ez a folyamat rosszul érthető, de a legújabb kutatások kimutatták, hogy ez a hihetetlen lopakodás, amellyel előfordulhat, ezért a legmodernebb és legerősebb technikákra van szükség annak észleléséhez.

Endogén retrovírus (FreeDigitalPhotos.net a „jscreationzs” felhasználó által)

Az emberi genom „Loch Ness -szörny”

A teljes genomszekvenálás előrehaladása feltárta az ERV -k óriási változatosságát a gerincesek genomjaiban, jelentős eltérésekkel a fajok között. Sokuk rendkívül ősi, míg az újabb ERV -k épek és kevésbé romlanak a mutáció miatt. Egyes fajoknál, például egereknél a genom számos ERV-t tartalmaz, amelyek fertőző vírusokat képesek előállítani, de az emberek szinte minden ERV-je (más néven HERV) úgy tűnik, hogy a kihalt retrovírusok nem funkcionális maradványai. Az egyetlen kivétel a HERV-K nevű csoport, amely sokmillió éves kora ellenére potenciálisan képes a replikációra.

A humán genomban végzett HERV-K szekvenciák korábbi tanulmányai azt mutatták, hogy a közelmúltban aktív volt az emberekben, és még a fertőzés révén is keringhet. Ennek a friss tanulmánynak a társszerzői, Julia Wildschutte és Zach Williams, a Tufts Egyetem John Coffin laboratóriumában dolgozva, az 1000 Genomes Project és a Human Genome Diversity Project adatait felhasználva keresték a HERV-K bizonyítékait. A csapat olyan megközelítéseket dolgozott ki, amelyek lehetővé tették számukra, hogy kivételesen belemerüljenek ezekbe a katalógusokba, és megállapítsák, hogy az emberi genom összesen 36 egyedi HERV-K példányt tartalmaz, amelyek nem szerepelnek a standard, referencia humán genomszekvenciában-beleértve 19 új felfedezést.

A legérdekesebb az, hogy ezen új felfedezések egyike egy ép vírus volt, amely nem tartalmazott olyan mutációt, amely várhatóan rontaná a funkcióját. Az emberi populációban megbúvó ép vírus felfedezése megerősíti annak lehetőségét, hogy ez a HERV-K retrovírus viszonylag a közelmúltig „életben” maradt az emberben, és még ma is keringhet valahol.

Jövőbeli irányok

Sok kérdés maradt: a HERV-K valóban aktív még az emberekben? Szunnyadó állapotban van, és készen áll arra, hogy ismét fertőző járvány előidézőjeként jelenjen meg? Vagy a közelmúltbeli HERV-K aktivitás jelei valóban csak egy ősi retrovírus halálfájdalmai, amint lassan, de biztosan a kihalás felé sodródik?

Előidézheti-e egy ősi retrovírus a fertőző járvány újbóli megjelenését ( Jason Scragz / Flickr )

Lehetséges, hogy a HERV-K csaknem nyugalmi állapotban, csak nagyon alacsony aktivitással létezett, és képes volt elkerülni azokat a mutációkat, amelyek inaktiválták volna. Alternatív megoldásként előfordulhatnak olyan körülmények, amelyekben az emberek valamilyen módon túlélési előnyre tettek szert, ami ahhoz vezetett, hogy a HERV-K jelenlétét az emberi DNS-ben evolúciós folyamatokkal választották ki.

Ezek a hipotézisek bizonyos mértékig vizsgálhatók, mivel a kihalt retrovírusok feltámaszthatók a DNS -maradványokból és elemezhetők azok biológiai tulajdonságai. Ha tanulmányozzuk, hogyan oltották el az ókori vírusokat gazdatípusuk, akkor nyomokat adhat olyan stratégiákhoz, amelyekkel segíthetünk a ma fenyegető vírusok elleni küzdelemben.

Kiemelt kép: Emberi DNS

A cikk ' Egy ősi retrovírust találtak az emberi DNS -ben - és még mindig aktív lehet ’Által Robert Gifford -án jelent meg eredetileg A beszélgetés és a Creative Commons licenc alapján újra kiadásra került.


Endogén retrovírus

Endogén retrovírusok (ERV -k) endogén vírus elemek a genomban, amelyek nagyon hasonlítanak és retrovirusokból származhatnak. Bőségesen megtalálhatók az állkapocs gerincesek genomjában, és az emberi genom 5-8% -át teszik ki (alacsonyabb becslések

1%). [1] [2] Az ERV -k egy vertikálisan öröklött provirális szekvencia és egy transzpozonnak nevezett géntípus alosztálya, amely általában csomagolható és mozgatható a genomon belül, hogy létfontosságú szerepet játsszon a génexpresszióban és a szabályozásban. [3] [4] Az ERV -k azonban nem rendelkeznek a legtöbb transzpozon funkcióval, jellemzően nem fertőzőek, és gyakran a retrovirális replikációs ciklus hibás genomi maradványai. [5] [6] Csíravonal-provirus retroelemekként különböztetik meg őket a gazdasejt nukleáris genomjába való integrációjuk és reverz transzkripciójuk miatt. A kutatók azt sugallták, hogy a retrovírusok a retrotranszpozonnak nevezett transzpozontípusból, az I. osztályú elemből [7] fejlődtek ki, ezek a gének mutálódhatnak, és ahelyett, hogy a genom másik helyére költöznének, exogénné vagy kórokozóvá válhatnak. Ez azt jelenti, hogy nem minden ERV származhat egy retrovírus beiktatásából, de néhányuk lehet a forrása a genetikai információnak azokban a retrovírusokban, amelyekhez hasonlítanak. [8] Amikor a vírus DNS integrációja megtörténik a csíravonalban, ez ERV kialakulásához vezethet, amely később rögzülhet a gazdapopuláció génállományában. [1] [9]


Itt felfedezzük az endogén retrovírusok (ERV) csodálatos felfedezését saját DNS -ünkben. Az endogén retrovírus az ősi vírusfertőzés genetikai maradványa. Kiderült, hogy sok endogén retrovírusunkat közösen használják a csimpánzok. Ez azért van, mert közös ősünk van velük.

Fedezze tovább

Az animációban megjelenő tudományos cikkek témák szerint:

A placenta endogén retrovírus kutatása

A kihalt endogén retrovírus újjászületése az emberi DNS -ben

Csimpánz és emberi DNS összehasonlítás

Tanulmányok arról, hogy mennyire valószínű, hogy egy endogén retrovírus behelyezi magát különböző gazdaszervezetek azonos helyére

Humán endogén retrovírus – W: Pontos beillesztési helyek emberekben és más majmokban

Megjegyzések az animációban használt matematikához:

Átirat

Valószínűleg hallott már arról, hogy a nagy majmok, mint a csimpánzok, az emberiség legközelebbi élő rokonai. Az összehasonlító anatómiát tanulmányozó tudósok már az evolúció felfedezése előtt csoportosították az embereket a majomcsaládba a csimpánzok mellé.

Azokban az evolúció előtti években azonban a “family ” szót gyakran képletesen használták. Sok tudós egy “ rögzített faj ” nézetet tartott. Bár az emberek és a csimpánzok hasonlóak voltak, mégis különböztek az idők hajnala óta. Ez az 1800 -as évek végére megváltozott. Az evolúciós folyamat felfedezésével együtt a fosszíliák vizsgálata meggyőzte a tudósok többségét arról, hogy az embereknek és a csimpánzoknak közös őseik vannak. Tényleg család vagyunk! Manapság több száz átmeneti kövületet találtak, amelyek elmosják a határt az emberek és a csimpánzok között.

Ennek ellenére egyesek úgy érzik, hogy a kövületek tanulmányozása túl szubjektív. Van -e független bizonyíték, amellyel kétszer is ellenőrizhetjük, hogy mit gondolunk a fosszíliák tanulmányozásáról?

Dr. Francis Collins, az ember, aki az emberi genom projektet irányította, jogosan rámutatott, hogy a DNS tanulmányozása teljesen független, számszerűsíthető módot kínál számunkra az evolúcióval kapcsolatos elképzelések tesztelésére. Ahelyett, hogy egyszerűen szót fogadnánk, itt megvizsgáljuk a bizonyítékokat.

Széles körben ismert, hogy a DNS nagyszerűen feltárja a családi kapcsolatokat. A bíróságon a DNS az arany mérce annak meghatározására, hogy ki az apa. A DNS -bizonyítékokat ma már széles körben használják a genealógia tanulmányozásában, hogy távolabbi kapcsolatokat találjanak ki. Számos független módszer létezik arra, hogy a DNS -bizonyítékok felhasználhatók a családi kapcsolatok feltárására, még a fajok között is! Itt csak egy sor bizonyítékot közelítünk meg: az endogén retrovírus DNS -t, amely a fajok között oszlik meg. Ebben az esetben az emberek és a csimpánzok között. Ahhoz, hogy megértsük, miért olyan nagy dolog a Retrovirus DNS, először nézzük meg, mi is az a Retrovirus.

A retrovírus egy speciális típusú vírus, amely génjeit közvetlenül a sejt DNS -be illesztve szaporodik. A vírus gének a gazdasejt genomjának állandó, zökkenőmentes részévé válnak. A sejt ezt követően úgy kezeli a vírus DNS -ét, mintha az a sajátja lenne. Beolvassa a vírus génjeit, új vírusok előállítására használja őket, és amikor a sejt reprodukció előtt lemásolja a saját DNS -ét, a vírus DNS -t is lemásolja és továbbadja.

Az emlősökben a modern retrovírusok általában megfertőzik a fehérvérsejteket. Ha azonban egy retrovírus megfertőz egy hímivarsejtet vagy petesejtet, és ha ez a sperma vagy petesejt véletlenül részt vesz a megtermékenyítésben, akkor a kapott gyermeknek egyetlen vírus DNS -másolata lesz egyetlen sejtjében! Ő is továbbadja a gyerekeinek, ha gyerekei vannak.

Most azt gondolhatja, hogy ez garantált halálbüntetés a gyermek számára, de az immunrendszer néha képes kezelni a problémát. A normál másolási hibák a vírus DNS -ben néha leállítják a vírusokat.

Ezekben az esetekben a retrovírus -beillesztés egyetlen óriási mutációnak tekinthető a gazda számára. Mint minden mutáció esetében, a retrovírus beiktatása negatív hatást gyakorolhat az azt tartalmazó egyénre. Lehet, hogy végül semleges lesz, vagy egy kis szerencsével jótékony hatású lehet. A vírus gének extra genetikai anyagként is működnek, amellyel az evolúció képes lesz „játszani” az idő múlásával. A jövőbeni mutációk új funkciókat adhatnak a vírus géneknek, amelyek közül néhány hasznos lehet. A legújabb tanulmányok azt találták, hogy legalább egyszer úgy tűnik, hogy egy ősi emlős megfertőződött egy vírussal, amely végül segített a szaporodás során. Az emlősök leszármazottai közül sokan, beleértve az embereket is, végül teljesen függővé váltak a vírustól. Enélkül már nem tudunk szaporodni. Részben vírusok vagyunk!

Amikor egy retrovírus a faj DNS átjárható részévé válik, a tudósok endogén retrovírusnak nevezik. „Endogén”, mert születésünktől fogva bennünk van. Kiderült, hogy az emberi genom több ezer endogén retrovírus -szegmenst és#8211 hosszú DNS -t tartalmaz, amelyek szekvenciái megegyeznek a retrovírusokéval. Szerencsénkre egyikük sem tud még teljes értékű retrovirust készíteni. Egyszerűen túl sokat mutáltak ahhoz, hogy továbbra is elvégezzék eredeti “vírusos és#8221 funkcióikat.

Rendben, szóval, ha mindez hír számodra, akkor valószínűleg sokat kell tenned, így szupergyorsan összefoglalhatjuk, mielőtt megvizsgáljuk, hogyan működnek az ERV -k az evolúció bizonyítékaiként.

Az endogén retrovírus a DNS -ben talált DNS -szakasz, amely akkor került oda, amikor egyik őse megfertőződött egy retrovírussal. Ritka esetekben a vírusgének a spermiumokba vagy a petesejtekbe jutnak, ahol a faj genomjának állandó részévé válhatnak.

Az endogén retrovírusok (ERV -k) történelmi feljegyzések az őseink által elszenvedett korábbi fertőzésekről.

Most ezen a ponton azt kérdezheti: “Honnan tudjuk biztosan, hogy a vírusgénekhez hasonló szekvenciájú gének valóban vírusokból származnak? Ezt kísérletileg bebizonyították? ”

Több esetben: Igen!

A tudósok nemrégiben Petri-csészékben inkubált emberi sejteket vettek, és kissé mutálták az egyik endogén retrovírus DNS-ét, hogy lássák, újra elkezd-e vírusokat termelni. Bizony sikerült! Egy kihalt vírust újjáélesztettek a saját emberi genomunkban található DNS -szekvenciából! Az endogén retrovírusok valóban az ősi vírusfertőzések maradványai.

Tehát hogyan működik mindez bizonyítékként arra, hogy az emberek, a csimpánzok és más főemlősök valóban közös ősből fejlődtek ki?

Nos, 2003 -ban megjelent a csimpánz genom első tervezete. Összességében az emberi DNS és a csimpánz DNS -szekvenciái hihetetlenül hasonlóak, de hacsak nem merülünk mélyebbre, ez a tény önmagában nem tudja biztosan megmondani, hogy az evolúció jobb magyarázat -e, mint a “ rögzített fajok ” elképzelése. Már tudjuk, hogy az embereknek és a csimpánzoknak hasonló tulajdonságaik vannak. Ha a DNS kódolja a tulajdonságokat, akkor elvárhatjuk, hogy a DNS -ünk is hasonló legyen, nem? Ez sok esetben ésszerű pont …, de nem endogén retrovírusok esetén!

Ne feledje, hogy az endogén retrovírusai megmutatják nekünk az ősei által elszenvedett vírusfertőzések egyedi történetét. Olyanok, mint a hegek a DNS -ünkben, amelyeket az egyén élete során szerez, és továbbadhatja utódainak, de csak az utódainak.

Itt az emberi és csimpánz kromoszómák térképeit nézzük egymás mellett. A kromoszómák azok a struktúrák a sejtjeinkben, amelyek tartalmazzák a DNS -ünket.

Ha az embereknek és a csimpánzoknak közös őseik vannak, és ha a genomunkban talált fertőzések közül legalább néhány a csimpánz/ember szétválása előtt történt, akkor ugyanazokat a vírusgéneket kell találnunk, pontosan ugyanazon a helyen, mind az emberi, mind a csimpánz genomban.

Ezzel szemben, ha az emberek és a csimpánzok nincsenek rokonságban, akkor nem oszthatják meg ugyanazt a vírusfertőzést.

Természetesen lehetséges, hogy a történelem során mindkét fajt ugyanazok a vírusok fertőzték meg (ma az emberek és a csimpánzok néha megbetegszenek), de ha a csimpánz és az ember nincs kapcsolatban egymással, akkor ezek a vírusgének nem találhatók meg a csimpánz és az emberi DNS azonos helye. Ennek az az oka, hogy amikor egy retrovírus megfertőz egy gazdatestet, sok különböző folt van a gazda genomjában, ahová végül beilleszkedhet.

A retrovírusokkal végzett kiterjedt laboratóriumi kísérletek azt találták, hogy az emberi genomban jóval több mint 10 millió lehetséges inszerciós folt található. Más szóval, annak az esélye, hogy egy ember és egy csimpánz pontosan ugyanazon a helyen fertőződik meg ugyanazzal a fajta vírussal, jóval kevesebb, mint 1 a 10 millióból.

- Szóval azt mondod, van rá esély?

Hát … ez nevetségesen valószínűtlen, és gyorsan rosszabbodik. Ha két személy mindkettőt csak 12 ugyanazzal a vírussal fertőzte meg, akkor annak a valószínűsége, hogy mind a 12 behelyeződött mindkét gazda azonos DNS -helyére, kevesebb, mint 1 a megfigyelhető univerzumban létező összes atom számában!

Annak érdekében, hogy nagyjából megérthessük, hány beillesztés van megosztva az emberek és a csimpánzok között, a kutatók mindkét genomunkat megvizsgálták, és olyan típusú retrovírust kerestek, amelyről tudták, hogy gyakori az emberekben. 211 inszerciót találtak az emberi genomban, 208 csimpánzt. Annak eldöntéséhez, hogy ezen inszerciók bármelyike ​​ugyanabban a helyen van -e mind az emberekben, mind a csimpánzokban, összehasonlították az egyes beillesztések mindkét oldalán található egyedi szegélyező DNS -szekvenciákat. Ha a vírust hegként gondolja, a szegélyező szekvenciák a heg körüli egészséges szövetdarabok, amelyek megmondják, hol található ez a heg.

Azt találták, hogy nemcsak 1, hanem 12, hanem 205 beillesztést is megosztunk. 205 a 214 -ből erre a víruscsoportra!

Ez teljesen érthető, ha az evolúció igaz. A 205 megosztott vírust valamikor a csimpánz/ember szétválása előtt helyezték be. A 6 csak az emberre és a 3 a csimpánzra jellemző inszerció vagy a szétválás után bekövetkezett inszerciókat jelöli, vagy olyan deléciós mutációkat képvisel, amelyek néhány vírust távolítottak el egyetlen csomópontból a csimpánz/ember szétválása után.

Ezzel szemben, ha hinni akarunk a rögzített fajnézetben, kénytelenek vagyunk arra a következtetésre jutni, hogy ezeket a vírusokat egyszerűen a véletlen osztja.

Ha matematikázunk, még akkor is, ha figyelembe vesszük azt a 9 vírust, amelyeken nem osztozik a két faj, annak esélye, hogy ez véletlenül megtörténjen, kevesebb, mint 1 ebben az őrült számban!

Ennek a bizonyítéknak elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy még a legkevésbé vonzó, ésszerű ember is gondosan félretegye a rögzített fajnézetet.

Az endogén retrovírus DNS önmagában több mint elég ahhoz, hogy önállóan megerősítse azt, amit a fosszíliák vizsgálatából már tudtunk. Ez azt jelenti, hogy amit itt láttunk, csak a jéghegy csúcsa. Sok más DNS -bizonyíték is rendelkezésre áll. Együtt bizonyítják minden kétséget kizáróan, hogy az emberek és a csimpánzok közös ősből fejlődtek ki. Egy család vagyunk.


Bizonyítékok arra, hogy az addiktív viselkedés erős kapcsolatban áll az ősi retrovirális fertőzéssel

A retrovírusnak membránja van, amely glikoproteineket tartalmaz, amelyek képesek kötődni a gazdasejt receptor fehérjéjéhez. A sejtben két RNS -szál található, amelyek három enzimmel rendelkeznek: proteáz, reverz transzkriptáz és integráz (1). A replikáció első lépése a glikoproteinnek a receptorfehérjéhez való kötődése (2). Miután ezeket megkötötték, a sejtmembrán lebomlik, a gazdasejt részévé válik, és az RNS -szálak és enzimek belépnek a sejtbe (3). A sejten belül a reverz transzkriptáz egy komplementer DNS -szálat hoz létre a retrovírus RNS -ből, és az RNS lebomlik, ez a DNS -szál cDNS néven ismert (4). A cDNS ezután replikálódik, és a két szál gyenge kötést képez, és belép a magba (5). A magba kerülve a DNS integrálódik a gazdasejt DNS -ébe (6). Ez a sejt vagy nyugalomban maradhat, vagy RNS -t szintetizálhat a DNS -ből, és felhasználhatja a fehérjék létrehozásához egy új retrovírushoz (7). Riboszóma egységeket használnak arra, hogy a vírus mRNS -ét olyan aminosavszekvenciákba írják át, amelyekből fehérjék képződhetnek a durva endoplazmatikus retikulumban. Ez a lépés virális enzimeket és kapszidfehérjéket is készít (8). Vírusos RNS keletkezik a sejtmagban. Ezeket a darabokat ezután összegyűjtik, és új retrovírusként lecsípik a sejtmembránról (9). Hitel: Wikipedia/CC BY-SA 3.0

Az Oxfordi Egyetem Állattani Tanszéke és az Athéni Nemzeti Kapodisztrián Egyetem által vezetett nemzetközi csapat új kutatása ma jelent meg A Nemzeti Tudományos Akadémia (PNAS) folyóirata, azt mutatja, hogy egy ősi retrovírus - a HK2 - gyakrabban fordul elő a kábítószer -függőkben, és így jelentősen összefügg a függőséggel.

Az emberi genom "tele van" az ősi retrovirus fertőzések maradványaival, amelyek betörtek főemlős őseink csíravonalába. Ezek közül csak egy szaporodhat még a HERV-K HML-2 (HK2) nevű modern emberekben, és nem minden ember genomjában azonos HK2 vírus található. Az egyik specifikus, nem gyakori HK2, amely közel van az agy dopaminerg aktivitásában részt vevő génhez (RASGRF2), gyakrabban fordul elő a kábítószer -függőknél, és így jelentősen összefügg a függőséggel.

Az Oxfordi Egyetem és az Athéni Egyetem kutatócsoportjai kimutatták, hogy a HK2 képes manipulálni a közeli géneket. Tanulmányuk erős bizonyítékot szolgáltat arra, hogy a ritka HK2 integrációk felelősek lehetnek az addiktív viselkedés felbecsülhetetlen patogén terhéért.

A csapat elemezte a Hepatitis C vírus (HCV) fertőzött betegek mintáit az Egyesült Királyságból és a HIV-fertőzött betegeket Görögországból, akik különböző, ismert fertőzési útvonalak szerint fertőződtek (injekciós gyógyszerek), hogy meghatározzák a HK2 integráció gyakoriságát egyének. Az adott HK2 inszerció a RASGRF2 génbe általában a populáció 5-10% -ában fordul elő.

Ez a tanulmány azt mutatja, hogy a jól meghatározott addiktív viselkedést mutató emberek, azaz a drogot injekciózó személyek (PWID) 2-3-szor nagyobb valószínűséggel integrálják a HK2-t a RASGRF2-be (egy gén, amely részt vesz az agy dopaminerg aktivitásának szabályozásában). Ez erős jelzés arra, hogy a RASGRF2 -n belüli HK2 hajlamosítja ezeket az embereket addiktív viselkedésre.

Katzourakis professzor, az Oxfordi Egyetem munkatársa, aki a tanulmány társszervezője, elmondta: „Tudunk világos biológiai szerepekről néhány emberi endogén retrovírus esetében. Mindazonáltal soha nem volt erős bizonyíték arra, hogy a humán biológiában szerepet játszik egy rögzítetlen endogén retrovírus, más szóval nem osztozik a populáció minden egyénében. Tanulmányunk először mutatja, hogy a HK2 ritka változatai befolyásolhatják egy összetett emberi tulajdonságot. Különösen fontos ennek a megállapításnak a megismétlése Athén és Glasgow különböző kohorszában. ”

Dr. Magiorkinis, az Athéni Egyetem munkatársa, aki a tanulmányt vezette, hozzátette: „A legtöbb ember ártalmatlannak tartja ezeket az ősi vírusokat. Időről időre az emberek kimutatták a HK2 túlzott mértékű expresszióját a rákban, de nehéz volt megkülönböztetni az okot a következménytől. Még 2012-ben, miután 20 éves vitát folytattak az emberi kórokozó szerepükről, megpróbáltuk tesztelni azt a nagy kockázatú hipotézist, miszerint a HERV-ek felelősek lehetnek az emberi betegségekért. Javaslatunkat az Orvosi Kutatási Tanács támogatta, és most erős bizonyítékunk van arra, hogy a HERV -ek kórokozók lehetnek. Először tudunk különbséget tenni ok és okozat között a HERV patogenitásban. '

A vírus integrációja megelőzi a modern emberek megjelenését, amint azt a neandervölgyi és a deniszován genomban is megtalálták, és ezért nem a PWID -ek viselkedése határozza meg a vírus jelenlétét. Inkább valószínű, hogy a vírus függőséget okozó magatartással jár. Nem minden PWID hordozza ezt a vírust, ezért sok más genetikai és viselkedési tényező is szerepet játszik, de ez fontos prediktív tényező a függőségben. Ezenkívül a kutatók kísérleti munkája alátámasztja a RASGRF2 és ezáltal a függőség expressziójának oksági szerepét.

Az oxfordi kutatócsoport az addiktív viselkedés erős genetikai hajlamának támogatásával támogatja a szenvedélybetegeket támogató orvosi-farmakológiai beavatkozások támogatását. Tanulmányuk azt mutatja, hogy az új szekvenálási technológiák és a nagy genomiális projektek, mint például a 100 000 genom projekt, jobban megértik azokat a genetikai jellemzőket, amelyeket korábban nem értettek jól.

Dr. Magiorkinis azt mondta: "A genom" sötét "részébe nézve több genomi titkot tár fel."

A genom legtöbb HERV -jét a legtöbb emberi egyén megosztja. Tehát ha kiválaszt két véletlenszerű embert, és megnézi, hogy ugyanazon HERV -ekkel rendelkezik -e ugyanabban a genomikus helyen, akkor ott lesz. Ez nem igaz a HK2 néhány példányára, de vannak eltérések, bizonyos egyedek külön példányokat hordoznak genomjukban különböző helyeken. Meglepő módon úgy tűnik, hogy vannak olyan ritka változatok, ahol az integrált vírus „kódoló kompetens”. Más szóval, ez egy töretlen terv, amely felhasználható több vírus előállítására, amelyek aktívak lehetnek és problémákat okozhatnak az emberi gazdaszervezetnek.

A HERV -ek jeleket hordoznak, hogy manipulálják a gazda replikációs gépezetét, és ezt saját öncélú céljaikból teszik - a példányszám növelése érdekében a gazda terhére. Ha azonban egy gén közelében integrálódnak, ugyanazok a jelek befolyásolják annak a génnek az expresszióját és működését, amely közelében integrálódtak. Míg a kutatók még mindig nem értik pontosan, hogyan történik ez, a kutatócsoport kísérletei azt mutatják, hogy a HK2 génbe történő beillesztésével a gén transzkripciója jelentősen megváltozott.

A HIV és a (humán T-limfotróp vírus) HTLV felfedezése óta ez a harmadik eset, amikor az emberi retrovírus erős kapcsolatban áll az emberre gyakorolt ​​káros hatással. Ebben az esetben a káros hatás, amelyet a kutatók azonosítottak, összetett viselkedési feltétel. Azt lehet mondani, hogy ez a vírus „feltételesen patogén”, mivel sok ember hordozhatja, és nem szenved negatív következményeket.

A HIV terjedése az egyének között A HK2 prevalenciájának különbségei nagyrészt öröklődnek, bár lehetséges, hogy egyes HK2 vírusok továbbra is fertőzőek lehetnek az emberi populációkban. A jövő kutatásának nagyon ígéretes területe a HK2 és más fertőző emberi vírusok közötti kölcsönhatások. Figyelemre méltó, hogy a kutatók által vizsgált két PWID -kohorsz krónikusan HIV- és HCV -fertőzött.

A kutatók remélik, hogy az addiktív viselkedés mechanisztikus-biokémiai sajátosságainak megértésével jobb farmakológiai célokat lehet kifejleszteni a gyógyszerfejlesztéshez. És mivel a HK2 (a prediktív faktor) retrovírus, lehetséges, hogy a meglévő gyógyszereket kiindulópontként lehet használni ezen a területen.


Immunrendszer a genom számára

Új eredményeink alapján azt javasoljuk, hogy van egy speciális immunrendszer, amely megvédi a retrovirális genom invázióját. A szokásos immunrendszerhez hasonlóan ez is egy veleszületett választ tartalmaz-egyfajta általános célú védekezést a támadók ellen-és egy adaptív választ, amely megtanulja felismerni a specifikus kórokozókat és levenni őket.

A tojás- vagy spermafertőzés korai szakaszában a megváltozott DNS -szekvencia „molekuláris mintázatot” eredményez, amelyet egy veleszületett genom immunrendszer ismer fel, ami leállítja a vírus aktivitását, és aláírást indít a piRNS -szekvenciák felismerésére a betolakodó ellen.

A veleszületett immunválasz addig működik, amíg létre nem jön a genom-betolakodó memóriája, és a szekvencia-specifikus adaptív válasz be nem indul.

Olyan keretrendszert javasolunk, amelyen keresztül a behatoló retrovírusból származó szekvencia először elhallgathatja génjeit, majd célzott folyamatok révén végül a gazdagenom szerves részévé válik.

Ez a „genom immunrendszer” megváltoztatja a megértésünket arról, hogy mi alakítja az összes állat genomját. Többé nem tekinthetjük a genomot védtelen egységnek, amelyet pusztán a természetes szelekció irányít - ez visszavág.

Szerzők: Keith Chappell, a Kémiai és Molekuláris Biosciences Egyetem tudományos főmunkatársa, a Queenslandi Egyetem


Retróvírus elkapása

Szinte minden ismert retrovírus genom invázió millió évvel ezelőtt történt. A KoRV azonban nemrégiben azonosított kivétel. A vírus az egyének között terjed, de megfertőzi a spermát és a petesejteket is, ezért sok koala születik ezzel a kórokozóval a genom részeként.

Kollégáim és én a Queenslandi Egyetemen a Massachusettsi Egyetem Orvostudományi Egyetem tudósaival együttműködve elemezzük, hogyan reagálnak a koala spermája és a petesejtek a KoRV-A fertőzésre.

A Cellben ma közzétett eredményeink azt sugallják, hogy ezek a sejtek új „veleszületett genom immunválaszt” építenek fel a vírusfertőzésre, ami segíthet a fertőző KoRV terjedésének ellenőrzésében.

Ebben a projektben a csapat a délkelet -queenslandi elhalt vad koalák különböző szövetmintáiból származó DNS -t és RNS -t elemezte. (A DNS -hez hasonlóan az RNS is tartalmaz genetikai információkat a koalákról - de ez az, amiből KoRV saját genomja is készült.)

A csapat kifejezetten az RNS rövid, 23 és 35 nukleotid hosszú szekvenciáit kereste, amelyeket PIWI Interacting RNS -ként (piRNS -ként) ismerünk. A piRNS -szekvenciák csoportjai megmaradnak a genomban, és egyfajta memóriabankként szolgálnak a nemkívánatos szekvenciák - a betolakodó vírusok aláírása - számára.


Retrovírus elkapása

Szinte minden ismert retrovírus genom invázió millió évvel ezelőtt történt. A KoRV azonban nemrégiben azonosított kivétel. A vírus az egyének között terjed, de megfertőzi a spermát és a petesejteket is, ezért sok koalával születik ez a kórokozó a genom részeként.

Kollégáim és én a Queenslandi Egyetemen a Massachusettsi Egyetem Orvostudományi Egyetem tudósaival együttműködve elemezzük, hogyan reagálnak a koala spermája és a petesejtek a KoRV-A fertőzésre.

A Cellben ma közzétett eredményeink azt sugallják, hogy ezek a sejtek új „veleszületett genom immunválaszt” építenek fel a vírusfertőzésre, ami segíthet a fertőző KoRV terjedésének ellenőrzésében.

Ebben a projektben a csapat a délkelet -queenslandi elhalt vad koalák különböző szövetmintáiból származó DNS -t és RNS -t elemezte. (A DNS -hez hasonlóan az RNS is tartalmaz genetikai információkat a koalákról - de ez az, amiből KoRV saját genomja is készült.)

A csapat kifejezetten az RNS rövid, 23 és 35 nukleotid hosszú szekvenciáit kereste, amelyeket PIWI Interacting RNS -ként (piRNS -ként) ismerünk. A piRNS -szekvenciák csoportjai megmaradnak a genomban, és egyfajta memóriabankként szolgálnak a nemkívánatos szekvenciák - a betolakodó vírusok aláírása - számára.


Retrovírus elkapása

Szinte minden ismert retrovírus genom invázió millió évvel ezelőtt történt. A KoRV azonban nemrégiben azonosított kivétel. A vírus az egyének között terjed, de megfertőzi a spermát és a petesejteket is, ezért sok koalával születik ez a kórokozó a genom részeként.

Kollégáim és én a Queenslandi Egyetemen a Massachusettsi Egyetem Orvostudományi Egyetem tudósaival együttműködve elemezzük, hogyan reagálnak a koala spermája és a petesejtek a KoRV-A fertőzésre.

A Cellben ma közzétett eredményeink azt sugallják, hogy ezek a sejtek új „veleszületett genom immunválaszt” építenek fel a vírusfertőzésre, ami segíthet a fertőző KoRV terjedésének ellenőrzésében.

Ebben a projektben a csapat a délkelet -queenslandi elhalt vad koalák különböző szövetmintáiból származó DNS -t és RNS -t elemezte. (A DNS -hez hasonlóan az RNS is tartalmaz genetikai információkat a koalákról - de ez az, amiből KoRV saját genomja is készült.)

A csapat kifejezetten az RNS rövid, 23 és 35 nukleotid hosszú szekvenciáit kereste, amelyeket PIWI -interakciós RNS -ek (piRNS -ek) néven ismernek. A piRNS -szekvenciák csoportjai megmaradnak a genomban, és egyfajta memóriabankként szolgálnak a nemkívánatos szekvenciák - a betolakodó vírusok aláírása - számára.


Egy ősi retrovírust találtak az emberi DNS -ben - és még mindig aktív lehet - a történelemben

(Inside Science) - A vírusok, amelyek millió évvel ezelőtt betörtek az emberiség őseinek DNS -ébe, most kritikus szerepet játszhatnak az emberi fejlődés legkorábbi szakaszában - állítják a kutatók.

A felfedezés rávilágít arra a kulcsfontosságú részre, amelyet a vírusok játszhattak az emberi evolúcióban - tették hozzá a tudósok.

Az embrionális fejlődés korai szakaszai megalapozzák azt, ami a szervezet szerveivé és szöveteivé válik. Korábbi kutatások kimutatták, hogy számos tényező befolyásolhatja a korai emberi fejlődést, például a szülők étrendje és környezete. Now researchers find that viruses incorporated into the human genome may be another major factor.

Viruses infect cells in order to hijack their machinery and make copies of themselves. One type of virus known as a retrovirus does this by weaving its own genes into the DNA of its hosts. The most infamous retrovirus is HIV, the virus that causes AIDS.

In rare instances, retroviruses infect sperm or egg cells. If those cells go on to become part of a person, his or her cells will contain retroviral DNA, which they can then pass onto their descendants. Prior studies revealed that at least 8 percent of the human genome is made up of these so-called endogenous retroviruses — the remnants of retroviral infections our ancestors had millions of years ago. These retroviral elements no longer produce active viruses.

Scientists had long thought that endogenous retroviruses might be junk DNA that did nothing within the human genome. However, recent studies found that one class of endogenous retroviruses known as human endogenous retrovirus subfamily H, or HERV-H, is surprisingly active in human embryonic stem cells, and is key to their ability to become any other kind of cell in the body. Past research suggests that HERV-H sequences are unique to humans and great apes, invading primates less than 20 million years ago.

Now researchers find that retroviral material could play key roles from the beginning of human development.

"Endogenous retroviruses might have played an important role in human evolution," said lead study author Jonathan Göke, a computational biologist at the Genome Institute of Singapore.

The possibility that the early stages of human development might depend in part on genetic material from an outside source, much less a virus, is counter-intuitive, Göke said. Still, random mutations are a very slow way to introduce lasting changes to genomes — retroviruses may have proven a fast way at introducing genetic alterations, including ones important enough to steer the course of human development, he said.

The scientists investigated more than 650,000 retroviral elements within the human genome, about 5,000 of which belong to HERV-H. They analyzed previously published data about the activity of these retroviral elements in unfertilized egg cells and human embryonic stem cells, as well as during the earliest stages of development, including the one-cell stage, known as the zygote the two-cell, four-cell and eight-cell stages the morula, when the embryo becomes a solid ball of cells and the blastocyst, when the embryo becomes a hollow ball of cells.

"They did a really good job going the distance to dig through the data," said molecular biologist Didier Trono at the Federal Polytechnic School of Lausanne in Switzerland, who did not take part in this research.

The researchers discovered that roughly 1,400 of these retroviral elements were only expressed at specific times during embryonic development. They believe these are under control of the embryo's cellular machinery and therefore "potentially important in development," Göke said.

It remains uncertain what role these retroviral elements play in early human development, but it may have to do with how millions of years of evolution have made viruses masters at controlling the biology of their victims. One possibility is that embryos are using these retroviral elements as signals to switch on genetic activity within their cells. Originally, the retroviruses used these signals to activate themselves, but the cells may now have co-opted these signals to activate other parts of their genome instead, Göke said.

One challenge to determining what these retroviral elements do is that they do not exist in common lab animals such as mice, and they are not active in the human cell lines most widely used in research. Göke and his colleagues are now attempting to identify other cells these retroviral elements show activity in to study their function.

All in all, Trono noted that up to a whopping 70 percent or so of the human genome may actually come from retroviruses, much of it now too degraded to identify as such.

"These virus-like elements are increasingly now seen not as junk DNA, but as involved in regulating most aspects of human biology, from early development to the physiology of every single system, from our brain to our immune system," Trono said.

The scientists detailed their findings in the Feb. 5 issue of the journal Cell Stem Cell.

Charles Q. Choi is a freelance science writer based in New York City who has written for The New York Times, Scientific American, Wired, Science, Nature, and many other news outlets. He tweets at @cqchoi. Reprinted with permission from Inside Science, an editorially independent news product of the American Institute of Physics, a nonprofit organization dedicated to advancing, promoting and serving the physical sciences.

Charles Q. Choi is a freelance science writer based in New York City who has written for The New York Times, Scientific American, Wired, Science.


Evidence that addictive behaviors have strong links with ancient retroviral infection

New research from an international team led by Oxford University's Department of Zoology and the National-Kapodistrian University of Athens, published today in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), shows that an ancient retrovirus -- HK2 -- is more frequently found in drug addicts and thus is significantly associated with addiction.

The human genome is "littered" with remnants of ancient retrovirus infections that invaded the germline of our primate ancestors. Only one of these may still be proliferating in modern humans named HERV-K HML-2 (HK2), and not all humans have the same HK2 viruses in their genomes. One specific uncommon HK2, which lies close to a gene involved in dopaminergic activity in the brain (RASGRF2), is more frequently found in drug addicts and thus is significantly associated with addiction.

The Oxford University and University of Athens research teams have shown that HK2 can manipulate nearby genes. Their study provides strong evidence that uncommon HK2 integrations can be responsible for the unappreciated pathogenic burden of addictive behaviours.

The team analysed samples of Hepatitis C Virus (HCV)-infected patients from the UK and HIV-infected patients from Greece who had become infected according to distinct, known routes of infection (injecting drugs), to determine the frequency of the HK2 integration in individuals. The particular HK2 insertion in the RASGRF2 gene is usually prevalent in 5-10% of the population.

This study shows that people with well-defined addictive behaviour i.e. Persons Who Inject Drugs (PWID) are 2 to 3 times more likely to have the integration of HK2 within RASGRF2 (a gene involved in regulating dopaminergic activity in the brain). It is thus a strong indication that HK2 within RASGRF2 predisposes these people in addictive behaviour.

Professor Katzourakis, from the University of Oxford, who co-directed the study said: 'We know of clear biological roles for a small number of human endogenous retroviruses. However, there has never before been strong evidence in support of a role in human biology of an endogenous retrovirus that is unfixed, in other words not shared by all individuals in the population. Our study shows for the first time that rare variants of HK2 can affect a complex human trait. The replication of this finding in the distinct Athens and Glasgow cohorts is particularly important.'

Dr Magiorkinis, from the University of Athens, who led the study added: 'Most people think these ancient viruses are harmless. From time to time, people have shown overexpression of HK2 in cancer, but it has been difficult to distinguish cause from effect. Back in 2012, following a 20-year controversy regarding their pathogenic roles in humans, we sought to test the high-risk hypothesis that HERVs can be responsible for human disease. Our proposal was supported by the Medical Research Council, and now we have strong proof that HERVs can be pathogenic. For the first time, we are able to make a distinction between cause and effect in HERV pathogenicity.'

The integration of the virus predates the emergence of modern humans, as it has been found in Neanderthal and Denisovan genomes, and therefore it is not the behaviour of PWIDs that determines the presence of the virus. Rather, it is likely that the virus is associated with addictive behaviour. Not all PWIDs carry this virus so there will be many other genetic and behavioural factors involved, but this is an important predictive factor in addiction. Furthermore the researchers' experimental work supports a causal role in the expression of RASGRF2 and hence addiction.

By providing support for a strong genetic predisposition of addictive behaviour, the Oxford research team advocates in support of medical-pharmacological interventions in support of addicts. Their study shows that new sequencing technologies and large genomic projects such as the 100,000 genomes project will deliver enhanced understanding of genetic features that were previously not well-understood.

Dr Magiorkinis said: 'Looking into this "dark" part of the genome will unlock more genomic secrets.'

Most HERVs in the genome are shared by most human individuals. So if you pick two random people and check to see if they have the same HERVs in the same genomic location, it will be there. This is not true of some copies of HK2 there is variation, with certain individuals carrying extra copies in their genomes at distinct locations. Amazingly, it appears there are some rare variants where the integrated virus is 'coding competent'. In other words, it is an unbroken blueprint that could be used to make more viruses which could be active and cause problems to the human host.

HERVs carry signals to manipulate the host's replication machinery, and they do this for their own selfish purposes -- to increase their copy number at the expense of the host. However, if they integrate near a gene, these same signals will affect the expression and function of the gene near which they have integrated. While researchers still have gaps in their understanding of how exactly this happens, the experiments of this research team show that by inserting HK2 within a gene the transcription of the gene was significantly altered.

Since the discovery of HIV and (Human T-Lymphotropic Virus) HTLV, this is the third case in which a human retrovirus has been strongly linked with a harmful effect in humans. In this case, the harmful effect that researchers have identified is a complex behavioural condition. It could be said that this virus is 'conditionally pathogenic' as many individuals could carry it and not suffer negative consequences.

HIV spreads between individuals differences in prevalence of HK2 are largely heritable, although it is possible that some HK2 viruses could still be infectious in the human populations. A very promising area of future research are the interactions between HK2 and other infectious human viruses. It is notable that the two cohorts of PWIDs that the researchers investigated are chronically infected with HIV and HCV respectively.

The researchers hope that by understanding the mechanistic-biochemical features of addictive behaviour better pharmacological targets can be developed for drug development. And as HK2 (the predictive factor) is a retrovirus it is possible that existing drugs could be used as starting points for research into this area.



Hozzászólások:

  1. Narain

    Teljes mértékben osztom a véleményét. Ebben nincs semmi, és szerintem ez egy jó ötlet. Teljesen egyetértek vele.

  2. Mikajinn

    Köszönöm az információkat, most nem fogok beismerni egy ilyen hibát.



Írj egy üzenetet