Некоторые части нашей ДНК могут копироваться в новые места. Копии гена, активного в клетках человеческого мозга, похоже, продвинулись еще дальше: к вирусу.
Исследователи обнаружили две такие последовательности, полученные из гена BC200, в вирусе контагиозного моллюска, который заражает нашу кожу и вызывает небольшие выпуклые повреждения.
Открытие раскрывает необычную генетическую двойную жизнь. BC200 взял на себя роль клетки миллионы лет назад, но сохранил способность копировать себя в другом месте.
Исследования, проведенные в Наука предполагает, что это движение продолжалось на протяжении всей эволюции приматов, способствуя расхождениям между геномами человека и перемещая последовательность BC200 через границу между человеком и вирусом.
Но вирус не просто захватил ген из одной клетки мозга, и нет никаких признаков того, что он имеет что-то похожее на функцию мозга. Что на самом деле делают эти последовательности внутри вируса, до сих пор неизвестно.
BC200 работает иначе, чем большинство генов: он полностью исключает этап кодирования белка и вместо этого производит короткую молекулу РНК, которой особенно много в нейронах.
Лабораторные эксперименты показывают, что эта РНК помогает регулировать выработку белка. Однако его точная физиологическая роль до сих пор не совсем понятна.
Ген, специфически активный в одной ткани, не означает, что его ДНК обнаруживается только там. Большинство клеток с ядром имеют одинаковую генетическую информацию. Разница в том, какие гены они используют и в каком объеме.
Называя BC200 «геном мозга», описывают его активность в нейронах.
Его происхождение лежит в мобильном элементе, одной из наиболее мобильных последовательностей ДНК, обычно называемой «геном перехода». Некоторые создают свои копии, которые перемещаются в новые места, в то время как оригинал остается на месте.
Предок BC200 был установлен у общего предка обезьян и приматов примерно 35–55 миллионов лет назад. Около 40 миллионов лет назад он был задействован в своей клеточной роли, по-видимому, в регуляции производства белка в нейронах.
Такое поражение обычно сопровождается потерей подвижности. BC200, похоже, сохранил обе возможности.
Седрик Фешотт с факультета молекулярной биологии и генетики Корнеллского университета заявил в заявлении университета: «Никакая эволюция не могла бы устранить эти две вещи».
Команда, в которую вошли исследователи из Университета Нормал Кэпитал в Китае и Техасского университета в Арлингтоне, исследовала доступные геномы поксвирусов на наличие последовательностей, напоминающих мобильные генетические элементы.
Две последовательности, полученные из BC200, различались в вирусе контагиозного моллюска. Один из них охватывал весь генный домен человека, унаследованный от его мобильного предка. Другой был короче и неполным с обоих концов.
Итак, в вирусе оказались фрагменты, взятые из BC200, а не полная, неповрежденная копия самого гена.
Несколько фактов указывали на происхождение человека. BC200 обнаружен у людей и родственных им приматов, тогда как известно, что вирус контагиозного моллюска в природе заражает только человека.
Исследователи не обнаружили совпадающих элементов в геномах других изученных ими поксвирусов, включая близкородственный лошадиный вирус.
Анализ указал на два отдельных события передачи, а не на одну вставку, которая позже реплицировалась внутри вируса.
Возможный механизм включает LINE-1, еще один мобильный генетический элемент, способный создать молекулярную машину для копирования РНК в ДНК и вставки ее в геном.
У BC200 нет собственной транспортной техники, поэтому он ездит по ЛИНИИ-1, заимствуя для прыжка оборудование другого элемента.
Генетическая подпись, окружающая проникновение вируса, подтверждает это объяснение. Однако команда реконструировала передачу на основе данных ДНК, а не наблюдала ее.
Хотя РНК BC200 в изобилии присутствует в нейронах, она также в небольших количествах экспрессируется в коже. Исследователи обнаружили повышенную экспрессию BC200 в культивируемых фибробластах человека, инфицированных вирусом.
Это говорит о том, что заражение может создавать условия без указания того, где произошли исторические события.
Затем команда изучила данные о последовательностях 908 человек и выявила восемь вставок, полученных из BC200, которые различались у разных людей.
Два из них были распространены в пяти континентальных группах населения, что позволяет предположить древнее происхождение. Другой в основном ограничивался африканскими людьми. Остальные пять встречались реже: один возник только у двух человек, а четыре выявлены у одного человека.
Эти редкие включения указывают на недавнюю активность. Однако у одного человека установлено, что проникновение произошло еще при его жизни.
У человекообразных приматов исследователи также выявили сотни специфичных для линии дополнений, которые относят открытие вируса на миллионы лет после продолжающегося движения.
Приносит ли вирус пользу, остается неизвестным. Команда нашла доказательства того, что последовательность BC200 транскрибируется в РНК. Такая РНК может помочь регулировать выработку белка в инфицированных клетках, но эту возможность еще предстоит проверить.
Исследование не показывает, что вирус стал более опасным. Напротив, это показывает, что приобретение клеточной функции не обязательно должно останавливать движение генетического элемента.
Сочетание функции и мобильности BC200 делает границу между генами и прыгающей ДНК более гибкой, чем ожидалось.
Исследование было опубликовано в Наука.
Эта статья была проверена Фионой Макдональд и отредактирована Фионой Макдональд. Хоть мы и гордимся своим процессом, мы всего лишь люди. Если вы обнаружили ошибку, пожалуйста, сообщите нам.
