В ДНК вируса обнаружили фрагменты человеческих генов-транспозонов

В структуре вируса контагиозного моллюска (molluscum contagiosum virus), провоцирующего характерные кожные высыпания, специалисты зафиксировали две генетические последовательности, восходящие к человеческому элементу BC200. Итоги научной работы, обнародованные на страницах издания Science, свидетельствуют о редчайшем прецеденте межвидового обмена генетической информацией между человеком и патогеном. Тем не менее, биологи пока не установили, какую функциональную нагрузку несут эти участки в жизненном цикле вирусной частицы.

Специфика BC200 заключается в том, что он кодирует не белковые структуры, а короткую некодирующую РНК. Данный транскрипт в изобилии представлен в нервных клетках, а эксперименты в лаборатории намекают на его роль в регуляции трансляции белков. Тем не менее, исчерпывающее понимание физиологических функций BC200 пока отсутствует. Будучи особенно активным в ЦНС, этот элемент не ограничивается исключительно мозгом: хотя ДНК большинства ядросодержащих клеток идентична, их фенотипические различия определяются спектром и интенсивностью экспрессии конкретных генов.

Эволюционная история BC200 берет начало от транспозона — мобильного участка генома, способного к саморепликации и интеграции в новые локусы. Подобные фрагменты принято называть «блуждающими генами». Прародитель BC200 сформировался у общего предка широконосых, узконосых и человекообразных приматов в промежутке от 35 до 55 миллионов лет назад, а около четырех десятков миллионов лет назад он обрел клеточную специализацию, вероятно, связанную с контролем синтеза протеинов в нейронах. Как правило, приобретение подобных функций ведет к утрате мобильности, однако BC200, судя по всему, сохранил обе способности.

В ходе скрининга геномов поксвирусов на предмет следов мобильных элементов исследователи наткнулись на два фрагмента BC200 внутри вируса контагиозного моллюска. Первый из них охватывает всю область, унаследованную от транспозона, тогда как второй усечен с обоих флангов и представляет собой лишь фрагмент. Полноценной копией человеческого гена их назвать нельзя. О человеческом происхождении вставок свидетельствует как ареал распространения BC200 среди людей и близких приматов, так и тропность самого вируса, поражающего преимущественно человека. В геномах прочих исследованных поксвирусов, включая филогенетически близкий вирус лошадей, аналогичные участки обнаружены не были.

Проанализировав генетические особенности, эксперты пришли к выводу, что имел место двойной независимый акт переноса, а не дупликация единичной вставки внутри вирусного генома. Вероятным посредником в этом процессе выступил LINE-1 — автономный ретротранспозон, обеспечивающий обратную транскрипцию РНК в ДНК с последующей интеграцией в геном. Поскольку собственный механизм перемещения у BC200 отсутствовал, он мог задействовать ферментативный аппарат LINE-1. Окружение вирусных инсерций косвенно подтверждает эту гипотезу, однако сам механизм горизонтального переноса был реконструирован in silico на основе биоинформатического анализа, а не зафиксирован эмпирически. Эксперименты с клеточными культурами показали, что инфицирование стимулирует рост экспрессии BC200 в фибробластах. Это может отражать благоприятные для трансфера условия, хотя точное место совершения исторических генетических событий остается загадкой.

Дополнительно ученые изучили сиквенсы 908 человек, выявив 8 полиморфных вариантов вставок BC200, варьирующих в популяции. Две из них широко представлены во всех пяти основных континентальных группах, что говорит об их глубокой древности. Еще одна вставка зафиксирована преимущественно у африканцев, в то время как оставшиеся пять оказались крайне редкими: одна встретилась у пары испытуемых, а четыре — лишь в единичных случаях. Полученные данные подчеркивают перманентную активность мобильных элементов. Кроме того, у других гоминид и приматов ученые обнаружили сотни видоспецифичных инсерций, свойственных отдельным ветвям эволюционного древа.

На сегодняшний день адаптивные преимущества наличия фрагментов BC200 для вируса остаются невыясненными. Исследователи зафиксировали транскрипцию данных последовательностей в РНК, допустив их способность модулировать синтез белка в инфицированных клетках, однако эту гипотезу еще предстоит подтвердить экспериментально. Данная работа вовсе не доказывает усиление патогенности вируса: ее фундаментальный итог заключается в демонстрации того, что мобильный элемент способен сохранить способность к транспозиции даже после интеграции в регуляторные контуры клетки-хозяина.

Источник: iXBT