Tarix Podkastları

İnsan DNT -də qədim bir retrovirus tapıldı və hələ də aktiv ola bilər

İnsan DNT -də qədim bir retrovirus tapıldı və hələ də aktiv ola bilər


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.

Daha əvvəl yalnız fosil dəlillərindən bilinən qədim bir virusun yüz minlərlə, hətta milyonlarla ildir ki, bəzi insanları çox aşağı səviyyədə davamlı olaraq yoluxdurduğuna dair təəccüblü dəlillər ortaya çıxdı. Bu qədim retrovirus bir növ canlı fosildir və insan genomunda onun bütöv bir nüsxəsinin tapılması onun necə sağ qaldığı ilə bağlı suallar yaradır və uzaq təkamül keçmişindən başqalarının bir çox növün DNT -sində yatdığını ehtimal edir.

Bir retrovirus, genomunu yoluxmuş bir hüceyrəyə daxil edərək təkrarlayır. Bəzən retroviruslar yumurta və sperma hüceyrələrində olan mikrob hüceyrələrinə yoluxur və bu hüceyrələr sağ qalaraq yeni bir orqanizm yaratmağa davam edərsə, bu yeni orqanizm öz genomunun ayrılmaz bir hissəsi olaraq retrovirusu ehtiva edər. Bu şəkildə bir çox məməlilərin, quşların və digər onurğalıların genomları, endogen retroviruslar (ERVs) olaraq bilinən retroviruslardan əldə edilən bir çox DNT ardıcıllığı yığmışdır. İnsan genomunun təxminən 8% -i ERV -dən ibarətdir.

Bu ardıcıllıqların böyük əksəriyyəti inkişaf etmiş bir çürümə vəziyyətində olan və hər cür yoluxucu hissəciklər istehsal edə bilməyən genomik fosillərdir. Maraqlıdır ki, bəzi ERV-lər ev sahibi orqanizmdə fizioloji funksiyaları yerinə yetirmək üçün, məsələn, toxunulmazlığı təmin etmək üçün birlikdə seçilmişdir. Bu evcil virus sıraları, funksional olsa da, faktiki olaraq ev sahibi genomunun bir hissəsinə çevrildi. Ümumiyyətlə bunun üçün lazım olan genetik avadanlıqları itirərək yoluxucu virus hissəcikləri də istehsal edə bilməzlər.

Buna baxmayaraq, yoluxucu hissəciklər yarada bilən ERV sekanslarının kiçik bir hissəsi var və bunlar ev sahibi növlərin genomlarının yoluxucu retroviruslar tərəfindən kolonizə edilə biləcəyini göstərir. Bu proses yaxşı başa düşülmür, lakin son araşdırmalar, ortaya çıxa biləcəyi inanılmaz bir gizliliyi göstərdi, buna görə də onu aşkar etmək üçün ən müasir və güclü texnikalara ehtiyac var.

Endogen retrovirus ("jscreationzs" istifadəçisi tərəfindən FreeDigitalPhotos.net)

İnsan genomunun 'Loch Ness Canavarı'

Bütün genom sıralamasındakı irəliləyişlər, növlər arasında xeyli fərq olan onurğalıların genomlarında ERV -lərin böyük bir müxtəlifliyini ortaya qoydu. Bir çoxları son dərəcə qədimdir, daha yeni ERV -lər isə daha sağlamdır və mutasiya nəticəsində daha az pozulur. Siçan kimi bəzi növlərdə genom, yoluxucu viruslar istehsal edə bilən bir çox ERV ehtiva edir, lakin insanlarda demək olar ki, bütün ERV-lər (HERV kimi tanınır) nəsli tükənmiş retrovirusların qalıqları kimi görünür. Tək istisna, milyonlarla yaşı olmasına baxmayaraq potensial olaraq çoxalma qabiliyyətinə malik olan HERV-K adlı bir qrupdur.

İnsan genomundakı HERV-K ardıcıllığının əvvəlki araşdırmaları, son zamanlarda insanlarda aktiv olduğunu və hətta infeksiyaya yoluxa biləcəyini göstərdi. Bu son araşdırmanın həmmüəllifləri, Tufts Universitetində John Coffin laboratoriyasında çalışan Julia Wildschutte və Zach Williams, 1000 Genom Layihəsi və İnsan Genomu Müxtəlifliyi Layihəsindən alınan məlumatlardan istifadə edərək HERV-K dəlilini axtardılar. Komanda, bu kataloqları son dərəcə dərindən araşdırmağa və insan genomunda 19 yeni kəşf də daxil olmaqla standart, istinad insan genomu ardıcıllığında olmayan 36 unikal HERV-K nüsxəsi olduğunu müəyyən etməyə imkan verən yanaşmalar hazırladı.

Ən maraqlısı budur ki, bu yeni kəşflərdən biri, funksiyasını pisləşdirəcəyi gözlənilən heç bir mutasiya olmadan sağlam bir virus idi. İnsan populyasiyasında gizlənmiş bütöv bir virusun kəşfi, bu HERV-K retrovirüsünün nisbətən yaxın vaxtlara qədər insanlarda "diri" qalması və bu gün də bir yerdə dolaşması ehtimalını gücləndirir.

Gələcək istiqamətlər

Bir çox sual qalır: HERV-K həqiqətən də insanlarda aktivdirmi? Yoluxucu bir epidemiyanın agenti olaraq yenidən ortaya çıxmağa hazır vəziyyətdə yatmaqdırmı? Yoxsa son HERV-K fəaliyyətinin əlamətləri həqiqətən də qədim bir retrovirusun yavaş-yavaş, amma şübhəsiz ki, tükənməyə doğru getdiyi ölüm boğazlarıdırmı?

Qədim bir retrovirus yoluxucu bir epidemiyanın yenidən ortaya çıxması ilə nəticələnə bilərmi? Jason Scragz / Flickr )

HERV-K, yalnız çox aşağı aktivlik səviyyəsinə sahib olan bir vəziyyətdə olduğu üçün, onu təsirsiz hala gətirəcək mutasiyaların təsirindən qaça bildi. Alternativ olaraq, insanların bir şəkildə yaşamaq üstünlüyü əldə etdiyi hallar ola bilər ki, bu da insan DNT-də HERV-K-nin təkamül prosesləri ilə seçilməsinə səbəb oldu.

Bu fərziyyələr müəyyən dərəcədə araşdırıla bilər, çünki nəsli kəsilmiş retroviruslar DNT qalıqlarından dirilə bilər və onların bioloji xüsusiyyətləri təhlil oluna bilər. Qədim virusların sahib olduqları növlər tərəfindən necə söndürüldüyünü öyrənmək, bu gün bizi təhdid edən viruslarla mübarizə aparmaq üçün istifadə edə biləcəyimiz strategiyalara ipucu verə bilər.

Seçilmiş görüntü: İnsan DNT

Məqalə ' İnsan DNT -də qədim bir retrovirus tapıldı və hələ də aktiv ola bilər 'Tərəfindən Robert Gifford əvvəlcə nəşr olundu Söhbət və Creative Commons lisenziyası altında yenidən nəşr edilmişdir.


Endogen retrovirus

Endogen retroviruslar (ERV -lər), genomda yaxından bənzəyən və retroviruslardan əldə edilə bilən endogen viral elementlərdir. Çənəli onurğalıların genomlarında çoxdur və insan genomunun 5-8% -ni təşkil edir (daha aşağı hesablamalar)

1%). [1] [2] ERV'ler, gen ifadəsində və tənzimlənməsində həyati rol oynaması üçün normal olaraq paketlənə və genomun daxilinə köçürülə bilən, transpozon adlanan bir gen növünün şaquli olaraq miras alınan bir proviral ardıcıllığı və bir alt sinifidir. [3] [4] ERV -lərin əksəriyyətində transposon funksiyası yoxdur, ümumiyyətlə yoluxucu deyillər və tez -tez retroviral replikasiya dövrünün qüsurlu genom qalıqlarıdır. [5] [6] İnteqrasiyasına və ev sahibi hüceyrənin nüvə genomuna tərs transkripsiyasına görə cücərmə xətti provirus retroelementləri kimi fərqlənirlər. Tədqiqatçılar, retrovirusların bir Sınıf I elementi olan retrotransposon adlı bir transposon növündən əmələ gəldiyini irəli sürdülər [7] bu genlər mutasiya edə bilər və genomda başqa bir yerə köçmək əvəzinə ekzogen və ya patogen ola bilərlər. Bu o deməkdir ki, bütün ERV -lər bir retrovirus tərəfindən qoyulmuş ola bilməz, ancaq bəziləri bənzədikləri retroviruslarda genetik məlumat mənbəyi ola bilər. [8] Cücərmə xəttində viral DNT-nin inteqrasiyası baş verdikdə, sonradan ev sahibi əhalinin genofondunda sabitləşə bilən ERV-ə səbəb ola bilər. [1] [9]


Burada öz DNT -də Endogen Retrovirusların (ERV) inanılmaz kəşfini araşdırırıq. Endogen Retrovirus, bir atanın əziyyət çəkdiyi antient virus infeksiyasının genetik qalıqlarıdır. Endogen Retroviruslarımızın çoxunun şempanzeler tərəfindən paylaşıldığı ortaya çıxdı. Bunun səbəbi, onlarla ortaq bir ata paylaşmağımızdır.

Əlavə Kəşf edin

Mövzuya görə animasiyada göstərilən elmi məqalələr:

Plasental Endogen Retrovirus tədqiqatı

İnsan DNT -də Sönmüş Endogen Retrovirusun Dirçəlişi

Şimpanze və insan DNT müqayisə

Endogen Retrovirusun özünü fərqli ev sahiblərinin eyni yerinə yerləşdirmə ehtimalının nə qədər olduğunu araşdırır

İnsan Endogen Retrovirüsü – W: İnsanlarda və digər meymunlarda dəqiq yerləşdirmə yerləri

Bu animasiyada istifadə olunan riyaziyyatla bağlı qeydlər:

Transkript

Yəqin ki, şimpanze kimi böyük meymunların bəşəriyyətin ən yaxın qohumları olduğunu eşitmisiniz. Təkamül kəşf edilməmişdən əvvəl, müqayisəli anatomiyanı öyrənən elm adamları, şimpanzelərlə birlikdə insanları meymun ailəsinə qruplaşdırmışdılar.

Təkamüldən əvvəlki illərdə isə “ ailə ” sözü çox vaxt məcazi mənada işlənirdi. Bir çox elm adamı sabit bir növ və#8221 görünüşü keçirdi. İnsanlar və şimpanzelər oxşar vaxtdan bəri fərqli olsa da. Bu, 1800 -cü illərin sonunda dəyişdi. Təkamül prosesinin kəşfi ilə yanaşı, fosillərin tədqiqi də elm adamlarının əksəriyyətini insanların və şempanzelerin ortaq bir əcdad olduğuna inandırdı. Biz həqiqətən ailəyik! Bu gün insanlar və şimpanzelər arasındakı xətti pozan yüzlərlə keçid fosili aşkar edilmişdir.

Bununla birlikdə, bəzi insanlar fosillərin öyrənilməsinin çox subyektiv olduğunu düşünürlər, fosil tədqiqatından bildiklərimizi iki dəfə yoxlamaq üçün istifadə edə biləcəyimiz müstəqil bir dəlil xətti varmı?

İnsan genomu layihəsini idarə edən Dr Francis Collins, DNT tədqiqatının bizə təkamül haqqında fikirləri sınamaq üçün tamamilə müstəqil, ölçülə bilən bir yol verdiyini haqlı olaraq qeyd etdi. Onun sözünü yerinə yetirmək əvəzinə, burada özümüz üçün dəlilləri araşdıracağıq.

DNT -nin ailə münasibətlərini açmaqda böyük olduğu məlumdur. Məhkəmədə DNT, atanın kim olduğunu təyin etmək üçün qızıl standartdır. DNT dəlilləri, daha uzaq əlaqələri anlamaq üçün şəcərə araşdırmasında geniş istifadə olunur. DNT sübutlarının növlər arasında belə ailə münasibətlərini ortaya çıxarmaq üçün istifadə olunmasının bir çox müstəqil yolu var! Burada yalnız bir sübut xəttini böyütəcəyik: növlər arasında paylaşılan Endogen Retrovirus DNA. Bu vəziyyətdə insanlar və şempanzeler arasında. Retrovirus DNT -nin niyə bu qədər böyük olduğunu başa düşmək üçün əvvəlcə Retrovirusların nə olduğuna baxaq.

Retrovirus, genlərini birbaşa DNT hüceyrələrinə daxil edərək çoxalan xüsusi bir virus növüdür. Virus genləri, ana hüceyrə genomunun daimi, qüsursuz bir hissəsinə çevrilir. Hüceyrə daha sonra DNT virusuna özününkü kimi baxır. Yeni viruslar yaratmaq üçün onlardan istifadə edərək virus genlərini oxuyur və hüceyrə çoxalmadan əvvəl öz DNT -sini kopyaladıqda virus DNT -sini də kopyalayır və onu da ötürür.

Məməlilərdə müasir retroviruslar ümumiyyətlə ağ qan hüceyrələrinə yoluxur. Ancaq bir retrovirus bir sperma hüceyrəsinə və ya yumurta hüceyrəsinə yoluxarsa və bu sperma və ya yumurta hüceyrəsi gübrələmədə iştirak edərsə, ortaya çıxan uşaq hüceyrələrinin heç birində virus DNT -nin bir nüsxəsinə sahib olmaz! Uşaqları varsa, hətta uşaqlarına da ötürəcək.

İndi bunun uşaq üçün zəmanətli bir ölüm hökmü olduğunu düşünə bilərsiniz, ancaq immunitet sistemi bəzən problemi həll edə bilər. Virus DNT -də normal kopyalama səhvləri bəzən virusları bağlayar.

Bu hallarda, retrovirusun yerləşdirilməsi, ev sahibi üçün tək bir nəhəng mutasiya kimi düşünülə bilər. Bütün mutasiyalarda olduğu kimi, retrovirusun daxil edilməsi onu ehtiva edən şəxsə mənfi təsir göstərə bilər. Neytral ola bilər və ya bir az şansla, faydalı ola bilər. Virus genləri, təkamülün zaman keçdikcə "oynaya" biləcəyi əlavə genetik material kimi də fəaliyyət göstərir. Gələcək mutasiyalar virus genlərinə yeni funksiyalar verə bilər, bəziləri faydalı ola bilər. Son araşdırmalar, ən azı bir dəfə, qədim bir məməlinin çoxalma zamanı kömək edən bir virusa yoluxmuş kimi göründüyünü tapdı. İnsanlar da daxil olmaqla bu məməlilərin nəslindən bir çoxu nəticədə tamamilə virusdan asılı vəziyyətə düşdü. Artıq onsuz çoxalmaq olmaz. Biz virusun bir hissəsiyik!

Bir retrovirus bir növ DNT -nin keçirici bir hissəsinə çevrildikdə, elm adamları buna endogen retrovirus deyirlər. Doğulduğundan içimizdə olduğu üçün "endogen". İnsan genomunda minlərlə endogen retrovirus seqmenti və retroviruslara uyğun ardıcıllıqla DNT -dən ibarət olduğu ortaya çıxdı. Bəxtimizdən, onlardan heç biri hələ də tam hüquqlu retroviruslar hazırlaya bilmir. Hələ orijinal funksiyalarını yerinə yetirmək üçün çox mutasiyaya uğradılar.

Yaxşı, əgər bütün bunlar sizin üçün bir xəbərdirsə, ehtimal ki, qəbul etmək çox şeydir, buna görə də ERV -lərin təkamül sübutu olaraq necə hərəkət etdiyinə baxmadan əvvəl çox qısa bir şəkildə təkrar edək.

Endogen retrovirus, atalarınızdan birinin retrovirusla yoluxduğu zaman oraya daxil olan DNT -də tapılan DNT -nin bir hissəsidir. Nadir hallarda virus genləri sperma və ya yumurta hüceyrələrinə girərək bir növ genomunun daimi bir hissəsi ola bilərlər.

Sizin endogen retroviruslarınız (ERV) atalarımızın əziyyət çəkdiyi keçmiş infeksiyaların tarixi qeydləri kimi çıxış edir.

İndi bu nöqtədə soruşa bilərsiniz: “Virus genlərinə bənzər ardıcıllığa malik olan genlərin əslində viruslardan gəldiyini necə dəqiq bilirik? Bu təcrübə yolu ilə nümayiş etdirilibmi? ”

Bir neçə fərqli vəziyyətdə: Bəli!

Elm adamları bu yaxınlarda petri qablarında inkübe edilmiş insan hüceyrələrini götürdülər və yenidən virus istehsal etməyə başlayacağını görmək üçün endogen retroviruslardan birinin DNT-sini yüngülcə mutasiya etdilər. Əlbəttə ki, işləyib! Nəsli kəsilmiş bir virus, insan genomumuzda tapılan DNT ardıcıllığından canlandı! Endogen retroviruslar həqiqətən də qədim virus infeksiyalarının qalan izləridir.

Peki, bunların hamısı insanların, şempanzelerin və digər primatların həqiqətən ortaq bir atadan əmələ gəldiyinin sübutu olaraq necə hərəkət edir?

Yaxşı, 2003 -cü ildə şempanzeler genomunun ilk layihəsi nəşr olundu. Ümumiyyətlə, insan DNT və şempanzenin DNT ardıcıllığı inanılmaz dərəcədə oxşardır, amma daha dərinə getməsək, tək bu təkamülün "Sabit növlər" fikrindən daha yaxşı bir izah olub olmadığını dəqiq deyə bilmərik. İnsanların və şempanzelerin oxşar xüsusiyyətlərə sahib olduqlarını artıq bilirik. DNT xüsusiyyətlər üçün kod yazarsa, DNT -nin də bənzər olmasını gözləməliyik, elə deyilmi? Bir çox hallarda bu ağlabatan bir nöqtədir və#8230, ancaq endogen retroviruslar üçün deyil!

Unutmayın, endogen retroviruslarınız bizə atalarınızın əziyyət çəkdiyi xüsusi virus infeksiyalarının bənzərsiz tarixçəsini göstərir. DNT -dəki və fərdlərin həyatı boyu əldə etdikləri və yalnız öz nəsillərinə ötürə biləcək yara izləri kimidirlər.

Burada insan və şempanzenin xromosomlarının xəritələrinə yan -yana baxırıq. Xromosomlar hüceyrələrimizdə DNT -ni ehtiva edən quruluşlardır.

İnsanlar və şempanzeler ortaq bir ata paylaşırsa və genomumuzda tapdığımız infeksiyaların heç olmasa bir neçəsi şempanzə/insan bölünməsindən əvvəl meydana gəlmişsə, eyni virus genlərini həm insan, həm də şempanzə genomlarında eyni yerlərdə tapmalıyıq.

Əksinə, insanlar və şempanzeler bir -biri ilə əlaqəli deyilsə, eyni virus infeksiyası tarixini paylaşmamalıdır.

İndi, əlbəttə ki, tarix boyu hər iki növ eyni viruslardan bəzilərinə yoluxmuşdur (insanlar və şempanzeler bəzən bu gün bir -birlərini xəstələndirirlər), ancaq şempanzeler və insanlar bir -biri ilə əlaqəli deyilsə, bu virus genlərində tapılmayacaq. həm şempanzenin, həm də insan DNT -nin eyni yerləri. Bunun səbəbi, bir retrovirus bir ev sahibinə yoluxduqda, ev sahibinin genomunda özünü yerləşdirə biləcəyi çox fərqli nöqtələr var.

Retroviruslarla aparılan geniş laboratoriya təcrübələri, insan genomunda 10 milyondan çox ehtimal olunan əlavə ləkə olduğunu aşkar etdi. Başqa sözlə, eyni insan və şempanzenin eyni spesifik virus növünə yoluxma şansı 10 milyonda 1 -dən çox azdır.

- Deməli, şansın olduğunu deyirsən?

Yaxşı və#8230 gülünc bir şəkildə mümkün deyil və sürətlə pisləşir. Əgər hər iki şəxs eyni viruslardan yalnız 12 -si ilə yoluxmuşdursa, bu 12 -nin hər birinin özünü hər iki ev sahibinin eyni DNT məkanlarına yerləşdirmə şansı, müşahidə edilə bilən kainatda mövcud olduğu təxmin edilən bütün atomların sayından 1 -dən azdır!

İnsanlar və şempanzeler arasında nə qədər paylaşım olduğu haqqında kobud bir fikir əldə etmək üçün, tədqiqatçılar insanlarda yaygın olduğunu bildikləri bir retrovirus növü axtaran hər iki genomumuzu taradılar. İnsan genomunda 211, şempanzelerde 208 əlavə tapdılar. Bu əlavələrdən birinin həm insanlarda, həm də şempanzelerde eyni yerlərdə olub olmadığını anlamaq üçün, hər bir girişin hər iki tərəfindəki bənzərsiz yandan DNT ardıcıllığını müqayisə etdilər. Virusu bir yara izi olaraq düşünürsünüzsə, yanındakı ardıcıllıqlar, çapığın harada olduğunu sizə xəbər verən yara ətrafındakı sağlam toxumalardır.

Yalnız 1 deyil, yalnız 12 deyil, 205 əlavəni paylaşdığımızı tapdılar. Bu xüsusi virus qrupu üçün 214 -dən 205 -i!

Təkamül həqiqətdirsə, bu, tamamilə məntiqlidir. 205 paylaşılan virus, şimpanze/insan bölünməsindən bir müddət əvvəl daxil edilmişdir. İnsanlara xas olan 6 və şempanzələrə xas olmayan 3 əlavə, bölünmədən sonra baş verən yerləri təmsil edir və ya şempanzə/insan parçalanmasından sonra yalnız bir nəsildə bir neçə virusu aradan qaldıran silmə mutasiyalarını təmsil edir.

Əksinə, sabit növlərə inanmaq istəyiriksə, bu virusların sadəcə təsadüfən paylaşıldığı qənaətinə gəlmək məcburiyyətindəyik.

Riyazi hesablamalar apardığımız zaman, iki növ tərəfindən paylaşılmayan 9 virusun hesabını tutduğumuzdan belə təsadüf nəticəsində baş vermə ehtimalı buradakı dəli sayının 1 -dən azdır!

Bu dəlil, hətta ən istəksiz, rasional insanın sabit növ baxışını diqqətlə kənara qoyması üçün kifayət etməlidir.

Yalnız endogen retrovirus DNT -si fosil tədqiqatından əvvəl bildiklərimizi müstəqil şəkildə təsdiqləmək üçün kifayət qədərdir. Yəni burada gördüklərimiz aysberqin yalnız ucudur. Əlavə bir çox DNT sübut xətti mövcuddur. Birlikdə, bütün ağlabatan şübhələrin xaricində, insanların və şempanzelerin ortaq bir atadan əmələ gəldiklərini nümayiş etdirirlər. Biz ailəyik.


Bağımlılıq davranışlarının qədim retroviral infeksiya ilə güclü əlaqələri olduğuna dair sübutlar

Retrovirusun tərkibində bir glikoprotein olan bir membran vardır ki, bu da ana hüceyrədəki reseptor zülalına bağlana bilir. Hüceyrədə üç fermentə malik olan iki RNT zənciri var: proteaz, tərs transkriptaz və inteqraz (1). Replikasiyanın ilk addımı glikoproteinin reseptor zülalına bağlanmasıdır (2). Bunlar bağlandıqdan sonra hüceyrə membranı tənəzzülə uğrayaraq ev sahibi hüceyrənin bir hissəsinə çevrilir və RNT telləri və fermentləri hüceyrəyə daxil olur (3). Hüceyrə içərisində tərs transkriptaza, retrovirus RNT -dən tamamlayıcı bir DNT zənciri yaradır və RNT parçalanır, bu DNA zənciri cDNA olaraq bilinir (4). Daha sonra cDNA təkrarlanır və iki tel zəif bir bağ meydana gətirərək nüvəyə daxil olur (5). Nüvəyə daxil olduqdan sonra, DNT inteqrazın (6) köməyi ilə ev sahibi DNT -yə inteqrasiya olunur. Bu hüceyrə ya hərəkətsiz qala bilər, ya da RNT DNT -dən sintez edilə bilər və yeni bir retrovirus üçün zülallar yaratmaq üçün istifadə oluna bilər (7). Ribozom vahidləri, virusun mRNA -sını kobud endoplazmik retikulumda zülallara çevrilə bilən amin turşusu sekanslarına köçürmək üçün istifadə olunur. Bu addım viral fermentləri və kapsid zülallarını da meydana gətirəcək (8). Nüvədə viral RNT yaradılacaq. Bu parçalar daha sonra bir araya toplanır və yeni bir retrovirus olaraq hüceyrə membranından sıxılır (9). Kredit: Wikipedia/CC BY-SA 3.0

Oxford Universitetinin Zoologiya Bölümü və Afina Milli-Kapodistrian Universitetinin rəhbərlik etdiyi beynəlxalq bir qrupun yeni araşdırması bu gün nəşr olundu. Milli Elmlər Akademiyasının əsərləri (PNAS), qədim bir retrovirus -HK2 -nin narkomaniyada daha tez -tez rast gəldiyini və buna görə də asılılıqla əhəmiyyətli dərəcədə əlaqəli olduğunu göstərir.

İnsan genomu, primat əcdadlarımızın cücərmə xəttini işğal edən qədim retrovirus infeksiyalarının qalıqları ilə "çirklənmişdir". HERV-K HML-2 (HK2) adlı müasir insanlarda onlardan yalnız biri hələ də çoxalır və bütün insanların genomlarında eyni HK2 virusları yoxdur. Beyində dopaminerjik fəaliyyətlə (RASGRF2) məşğul olan bir genə yaxın olan xüsusi bir qeyri -adi HK2, narkotik aludəçilərində daha çox rast gəlinir və buna görə də asılılıqla əhəmiyyətli dərəcədə əlaqələndirilir.

Oxford Universiteti və Afina Universitetinin araşdırma qrupları HK2 -nin yaxınlıqdakı genləri manipulyasiya edə biləcəyini göstərdilər. Onların araşdırması, qeyri -adi HK2 inteqrasiyalarının asılılıq davranışlarının qiymətləndirilməmiş patogen yükündən məsul ola biləcəyinə dair güclü sübutlar verir.

Qrup, HK2 inteqrasiyasının tezliyini müəyyən etmək üçün İngiltərədən Hepatit C Virusu (HCV) ilə yoluxmuş xəstələrin və Yunanıstandan HİV-ə yoluxmuş xəstələrin nümunələrini təhlil etdi. fərdlər. RASGRF2 geninə xüsusi HK2 qoyulması ümumiyyətlə əhalinin 5-10% -də yaygındır.

Bu araşdırma, yaxşı müəyyən edilmiş asılılıq davranışına sahib olan insanların, yəni Narkotik Aşılayan Şəxslərin (PWID), RASGRF2 (beyində dopaminerjik aktivliyi tənzimləyən bir gen) içərisində HK2 inteqrasiyasına malik olma ehtimalının 2-3 dəfə çox olduğunu göstərir. Bu, RASGRF2 içərisində HK2 -nin bu insanları asılılıq davranışına meylli olduğuna dair güclü bir göstəricidir.

Araşdırmaya birgə rəhbərlik edən Oxford Universitetindən professor Katzourakis demişdir: 'Az sayda insanın endogen retrovirüslərinin aydın bioloji rollarını bilirik. Bununla birlikdə, insan biologiyasında sabit olmayan, başqa sözlə əhalinin bütün fərdləri tərəfindən paylaşılmayan bir retrovirusun rolunu dəstəkləyən güclü sübutlar heç vaxt olmamışdır. Araşdırmamız ilk dəfə göstərir ki, HK2 -nin nadir variantları mürəkkəb insan xüsusiyyətlərinə təsir edə bilər. Bu tapıntının fərqli Afina və Qlazqo qruplarında təkrarlanması xüsusilə vacibdir. '

Araşdırmaya rəhbərlik edən Afina Universitetindən Dr. Magiorkinis əlavə etdi: 'Çoxları bu qədim virusların zərərsiz olduğunu düşünür. Zaman zaman insanlar xərçəngdə HK2 -nin həddindən artıq ifrazını göstərmişlər, lakin səbəbi təsirdən ayırmaq çətindir. 2012-ci ildə, insanlarda patogen rolları ilə bağlı 20 illik bir mübahisədən sonra, HERV-lərin insan xəstəliklərindən məsul ola biləcəyi ilə bağlı yüksək riskli hipotezi sınamağa çalışdıq. Təklifimiz Tibbi Araşdırma Şurası tərəfindən dəstəkləndi və indi HERV -lərin patogen ola biləcəyinə dair güclü sübutumuz var. İlk dəfə olaraq, HERV patogenliyində səbəb və nəticə arasında fərq yarada bilirik. '

Virusun inteqrasiyası, Neandertal və Denisov genomlarında olduğu kimi, müasir insanların ortaya çıxmasından əvvəl baş verir və buna görə də virusun varlığını təyin edən PWID -lərin davranışı deyil. Əksinə, virusun asılılıq davranışları ilə əlaqəli olduğu ehtimal olunur. Bütün PWID -lər bu virusu daşımır, buna görə bir çox digər genetik və davranış faktorları olacaq, ancaq bu asılılıqda önəmli bir faktordur. Bundan əlavə, tədqiqatçıların eksperimental işləri RASGRF2 və buna görə də asılılığın ifadəsində nedensel rolu dəstəkləyir.

Oxford tədqiqat qrupu, asılılıq davranışının güclü bir genetik meylini dəstəkləyərək, narkomanlara dəstək olmaq üçün tibbi-farmakoloji müdaxilələri dəstəkləyir. Onların araşdırması göstərir ki, yeni sıralama texnologiyaları və 100.000 genom layihəsi kimi böyük genomik layihələr əvvəllər yaxşı başa düşülməmiş genetik xüsusiyyətlərin daha yaxşı anlaşılmasını təmin edəcək.

Doktor Magiorkinis dedi: 'Genomun bu "qaranlıq" hissəsinə baxmaq daha çox genomik sirləri açacaq.'

Genomdakı HERV -lərin əksəriyyəti insan fərdləri tərəfindən paylaşılır. Beləliklə, iki təsadüfi adam seçsəniz və eyni genomik yerdə eyni HERV -lərin olub olmadığını yoxlasanız, orada olacaq. HK2 -nin bəzi nüsxələri fərqli deyil, bəzi insanlar fərqli yerlərdə genomlarında əlavə nüsxələr daşıyırlar. Təəccüblüdür ki, inteqrasiya olunmuş virusun "kodlaşdırma bacarıqlı" olduğu bəzi nadir variantlar var. Başqa sözlə, aktiv ola biləcək və insan ev sahibi üçün problem yarada biləcək daha çox virus yaratmaq üçün istifadə edilə bilən qırılmaz bir plandır.

HERVs, ev sahibinin replikasiya maşınını manipulyasiya etmək üçün siqnallar daşıyır və bunu öz şəxsi məqsədləri üçün - nüsxə sayını ev sahibi hesabına artırmaq üçün edirlər. Ancaq bir genin yanına inteqrasiya edərlərsə, eyni siqnallar inteqrasiya etdikləri genin ifadəsini və funksiyasını təsir edər. Tədqiqatçılar bunun tam olaraq necə baş verdiyini anlamaqda hələ də boşluqlar saxlasa da, bu tədqiqat qrupunun təcrübələri göstərir ki, genə HK2 daxil etməklə genin transkripsiyası əhəmiyyətli dərəcədə dəyişmişdir.

HİV və (İnsan T-Lenfotropik Virus) HTLV-nin kəşfindən bəri, bu, insanın retrovirüsünün insanlara zərərli təsiri ilə sıx bağlı olduğu üçüncü haldır. Bu vəziyyətdə, tədqiqatçıların müəyyən etdikləri zərərli təsir kompleks bir davranış vəziyyətidir. Bu virusun "şərti olaraq patogen" olduğunu söyləmək olar, çünki bir çox insan onu daşıyır və mənfi nəticələrə məruz qalmır.

HİV -in fərdlər arasında yayılması HK2 -nin yayılma fərqləri əsasən irsi xarakter daşıyır, baxmayaraq ki, bəzi HK2 viruslarının insan populyasiyasında hələ də yoluxucu olması mümkündür. Gələcək tədqiqatların çox perspektivli sahəsi HK2 ilə digər yoluxucu insan virusları arasındakı qarşılıqlı təsirdir. Tədqiqatçıların araşdırdıqları iki PWID qrupunun sırasıyla HİV və HCV ilə xroniki olaraq yoluxduğu diqqət çəkir.

Tədqiqatçılar, asılılıq davranışının mexanik-biokimyəvi xüsusiyyətlərini dərk edərək, dərman inkişafı üçün daha yaxşı farmakoloji hədəflər hazırlaya biləcəyinə ümid edirlər. Və HK2 (proqnozlaşdırıcı faktor) bir retrovirus olduğundan, mövcud dərmanların bu sahədə araşdırma üçün başlanğıc nöqtəsi olaraq istifadə edilməsi mümkündür.


Genom üçün bir immunitet sistemi

Yeni tapıntılarımıza əsaslanaraq, retroviral genom işğalına qarşı müdafiə etmək üçün xüsusi bir immunitet sisteminin olduğunu təklif edirik. Adi immunitet sistemi kimi, bu da fitri bir reaksiya-təcavüzkarlara qarşı bir növ ümumi təyinatlı müdafiə-və xüsusi patogenləri tanımağı və onları yıxmağı öyrənən uyğunlaşma reaksiyasını ehtiva edir.

Yumurta və ya sperma infeksiyasının erkən mərhələlərində, dəyişdirilmiş DNT ardıcıllığı, virusun fəaliyyətini dayandıran və işğalçını tanımaq üçün imzalanan piRNA sekansları istehsal etməyə başlayan, fitri genom immun sistemi tərəfindən tanınan "molekulyar model" ilə nəticələnir.

Anadangəlmə immun reaksiya, genom işğalçısının xatirəsi yaradılana və ardıcıllığa uyğun adaptiv reaksiya başlayana qədər işləyir.

İşğal edən bir retrovirusun bir ardıcıllığının əvvəlcə genlərini "susdura" biləcəyi bir çərçivə təklif edirik və sonra məqsədli proseslər nəticəsində nəticədə ev sahibi genomunun ayrılmaz bir hissəsinə çevrilir.

Bu "genom immun sistemi", bütün heyvanların genomlarını nəyin formalaşdırdığını anlayışımızı dəyişir. Artıq genomu sırf təbii seçmə ilə idarə olunan müdafiəsiz bir varlıq olaraq görə bilmərik - o, geri mübarizə aparır.

Müəlliflər: Keith Chappell, Kimya və Molekulyar Bioloji Elmlər Məktəbi, Queensland Universiteti baş elmi işçisi


Hərəkətdə bir retrovirusu tutmaq

Demək olar ki, bütün retrovirus genom istilaları milyonlarla il əvvəl baş verdi. Bununla birlikdə, KoRV bu yaxınlarda müəyyən edilmiş bir istisnadır. Virus fərdlər arasında yayılır, eyni zamanda sperma və yumurta hüceyrələrinə də yoluxur, buna görə də bir çox koala genomunun bir hissəsi olaraq bu patogenlə doğulur.

Mən və Queensland Universitetindəki həmkarlarım koala sperma və yumurta hüceyrələrinin KoRV-A infeksiyasına necə reaksiya verdiyini analiz etmək üçün Massachusetts Tibb Məktəbinin alimləri ilə əməkdaşlıq edirik.

Bu gün Hüceyrədə nəşr olunan tapıntılarımız, bu hüceyrələrin yoluxucu KoRV -nin yayılmasına nəzarət edə biləcək viral infeksiyaya yeni bir "fitri genom immun reaksiyası" bağladığını göstərir.

Bu layihə çərçivəsində komanda, Cənub -Şərqi Kvinslenddən vəfat edən vəhşi koalalardan alınan müxtəlif toxuma nümunələrindən DNT və RNT analiz etdi. (DNT kimi, RNT də koalalar haqqında genetik məlumatları ehtiva edir - ancaq KoRV -nin öz genomundan da hazırlanır.)

Komanda xüsusi olaraq PIWI Qarşılıqlı RNT (piRNAs) olaraq bilinən 23 ilə 35 nukleotid arasındakı qısa RNA ardıcıllığını axtardı. PiRNA ardıcıllıq qrupları genomda saxlanılır və bir növ arzuolunmaz ardıcıllığın - işğalçı virusların imzalarının - yaddaş bankı kimi xidmət edir.


Hərəkətdə bir retrovirusu tutmaq

Demək olar ki, bütün retrovirus genom istilaları milyonlarla il əvvəl baş verdi. Bununla birlikdə, KoRV bu yaxınlarda müəyyən edilmiş bir istisnadır. Virus fərdlər arasında yayılır, eyni zamanda sperma və yumurta hüceyrələrinə də yoluxur, buna görə də bir çox koala genomunun bir hissəsi olaraq bu patogenlə doğulur.

Mən və Queensland Universitetindəki həmkarlarım koala sperma və yumurta hüceyrələrinin KoRV-A infeksiyasına necə reaksiya verdiyini analiz etmək üçün Massachusetts Tibb Məktəbinin alimləri ilə əməkdaşlıq edirik.

Bu gün Hüceyrədə nəşr olunan tapıntılarımız, bu hüceyrələrin yoluxucu KoRV -nin yayılmasına nəzarət edə biləcək viral infeksiyaya yeni bir "fitri genom immun reaksiyası" bağladığını göstərir.

Bu layihə çərçivəsində komanda, Cənub -Şərqi Kvinslenddən vəfat edən vəhşi koalalardan alınan müxtəlif toxuma nümunələrindən DNT və RNT analiz etdi. (DNT kimi, RNT də koalalar haqqında genetik məlumatları ehtiva edir - ancaq KoRV -nin öz genomundan da hazırlanır.)

Komanda xüsusi olaraq PIWI Qarşılıqlı RNT (piRNA) olaraq bilinən 23 ilə 35 nukleotid arasındakı qısa RNA ardıcıllığını axtardı. PiRNA ardıcıllıqlarının çoxluqları genomda saxlanılır və bir növ arzuolunmaz ardıcıllığın - işğalçı virusların imzalarının - yaddaş bankı kimi xidmət edir.


Hərəkətdə bir retrovirusu tutmaq

Demək olar ki, bütün retrovirus genom istilaları milyonlarla il əvvəl baş verdi. Bununla birlikdə, KoRV bu yaxınlarda müəyyən edilmiş bir istisnadır. Virus fərdlər arasında yayılır, eyni zamanda sperma və yumurta hüceyrələrinə də yoluxur, buna görə də bir çox koala genomunun bir hissəsi olaraq bu patogenlə doğulur.

Mən və Queensland Universitetindəki həmkarlarım koala sperma və yumurta hüceyrələrinin KoRV-A infeksiyasına necə reaksiya verdiyini analiz etmək üçün Massachusetts Tibb Məktəbinin alimləri ilə əməkdaşlıq edirik.

Bu gün Cell -də nəşr olunan tapıntılarımız, bu hüceyrələrin viral infeksiyaya yeni bir "fitri genom immun reaksiyası" bağladığını və yoluxucu KoRV -nin yayılmasına nəzarət edə biləcəyini göstərir.

Bu layihə çərçivəsində komanda, Cənub -Şərqi Kvinslenddən vəfat edən vəhşi koalalardan alınan müxtəlif toxuma nümunələrindən DNT və RNT analiz etdi. (DNT kimi, RNT də koalalar haqqında genetik məlumatları ehtiva edir - ancaq KoRV -nin öz genomundan da hazırlanır.)

Komanda xüsusi olaraq PIWI Qarşılıqlı RNT (piRNA) olaraq bilinən 23 ilə 35 nukleotid arasındakı qısa RNA ardıcıllığını axtardı. PiRNA ardıcıllıq qrupları genomda saxlanılır və bir növ arzuolunmaz ardıcıllığın - işğalçı virusların imzalarının - yaddaş bankı kimi xidmət edir.


İnsan DNT -də qədim bir retrovirus tapıldı və hələ də aktiv ola bilər - Tarix

(Inside Science) - Milyonlarla il əvvəl bəşəriyyətin atalarının DNT -sini işğal edən viruslar, insan inkişafının ən erkən mərhələlərində həlledici rol oynaya bilər.

Elm adamlarının sözlərinə görə, kəşf virusların insan təkamülündə oynadığı əsas hissəyə işıq salır.

Embrion inkişafının erkən mərhələləri orqanizmin orqan və toxumalarına çevrilənlərin əsasını qoyur. Keçmiş tədqiqatlar, erkən insanın inkişafına, məsələn, valideynlərin pəhrizləri və mühiti kimi bir çox faktorun təsir edə biləcəyini ortaya qoydu. 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.