Дослідники виявили, що деякі фрагменти нашої ДНК можуть копіюватися в нові місця. Копії, отримані з одного гена, активного в клітинах мозку людини, здається, пройшли ще далі: потрапили до вірусу.
Вчені знайшли два такі послідовності, отримані з гена BC200, всередині вірусу molluscum contagiosum, який інфікує нашу шкіру і викликає невеликі підняті ураження.
Це відкриття виявляє незвичайне генетичне подвійне життя. BC200 отримав клітинну роль мільйони років тому, але зберіг здатність виробляти копії, які вставляються в інші місця.
Дослідження, опубліковане в Science, припускає, що цей рух триває протягом еволюції приматів, сприяючи відмінностям між людськими геномами і переносив послідовності, отримані з BC200, через межу між людьми і вірусом.
Але вірус не просто забрав ген з клітини мозку, і нічого не вказує на те, що він отримав щось, що нагадує функцію мозку. Що ці послідовності насправді роблять всередині вірусу, поки що невідомо.
BC200 працює інакше, ніж більшість генів: він пропускає етап кодування білка, виробляючи коротку молекулу РНК, яка особливо поширена в нейронах.
Лабораторні експерименти показують, що ця РНК допомагає регулювати виробництво білка. Однак її точна фізіологічна роль залишається погано зрозумілою.
Ген, який особливо активний в одній тканині, не означає, що його ДНК існує тільки там. Більшість клітин з ядром містять в основному ту ж генетичну інформацію. Відрізняється лише те, які гени вони використовують і наскільки активно.
Називати BC200 "геном мозку" описує його активність у нейронах.
Його походження лежить в трансposable елементі, одному з мобільних ДНК послідовностей, які часто називають "стрибучими генами". Деякі з них роблять копії самих себе, які потрапляють в нові місця, поки оригінал залишається на місці.
Попередник BC200 закріпився у спільного предка мавп і людиноподібних приблизно 35-55 мільйонів років тому. Близько 40 мільйонів років тому він був залучений для клітинної ролі, очевидно, в регулюванні виробництва білка в нейронах.
Таке залучення зазвичай супроводжується втратою мобільності. BC200, здається, зберіг обидві здібності.
"Якимось чином еволюція не змогла розплутати ці дві речі", - говорить Седрік Фешотт з Університету Корнелла.
Команда, до складу якої входять дослідники з Капітального нормального університету в Китаї та Університету Техасу в Арлінгтоні, перевірила доступні геноми вірусів віспи на наявність послідовностей, схожих на мобільні генетичні елементи.
Два послідовності, отримані з BC200, виділялися у вірусі molluscum contagiosum. Одна охоплювала весь домен, отриманий з Alu, регіон, успадкований від його мобільного предка. Інша була коротшою і неповною з обох кінців.
Отже, те, що виявилося у вірусі, - це фрагменти, отримані з BC200, а не повна, цілісна копія самого гена.
Дослідження вказує на два окремі випадки переносу, а не на одне вставлення, яке пізніше дублювалося всередині вірусу.
Можливий механізм включає LINE-1, ще один мобільний генетичний елемент, здатний виробляти молекулярну техніку для копіювання РНК в ДНК і вставлення її в геном.
BC200 не має власної транспортної техніки, тому він користується LINE-1, запозичуючи обладнання іншого елемента, щоб зробити стрибок.
Генетичні підписи навколо вірусного вставлення підтримали це пояснення. Однак команда реконструювала перенесення з ДНК-доказів, а не спостерігаючи, як це відбувається.
Хоча РНК BC200 поширена в нейронах, вона також виражається на низькому рівні в шкірі. Дослідники виявили підвищене вираження BC200 у культурованих людських фібробластах, інфікованих вірусом.
Це свідчить про те, що інфекція може допомогти створити умови для переносу, не встановлюючи безпосередньо, де відбулися історичні події.
Команда потім проаналізувала дані секвенування від 908 людей, виявивши вісім вставок, отриманих з BC200, які варіювали серед індивідуумів.
Дві були поширені серед п'яти континентальних груп населення, що свідчить про давнє походження. Інша була в основному обмежена африканськими індивідами. Решта п'яти були рідкісними: одна зустрічалася лише у двох людей, тоді як чотири були виявлені у кожному з окремих індивідуумів.
Ці рідкісні вставки свідчать про дуже недавню активність. Виявлення у одного з людей, однак, не встановлює, що вставка виникла під час життя цієї особи.
Серед антропоїдних приматів дослідники також виявили сотні специфічних для лінії вставок, розміщуючи вірусне відкриття в межах мільйонів років безперервного руху.
Чи вигідний вірус, залишається невизначеним. Команда знайшла докази того, що його послідовності, отримані з BC200, транскрибуються в РНК. Таке РНК може допомогти маніпулювати виробництвом білка в інфікованих клітинах, але ця можливість ще потребує перевірки.
Дослідження не демонструє, що вірус став більш небезпечним. Натомість воно показує, що отримання клітинної функції не повинно закінчувати мобільність генетичного елемента.
Комбінація функції та руху BC200 робить межу між генами та стрибучою ДНК більш гнучкою, ніж очікувалося.
Цікавий факт
Віруси можуть мати складні взаємодії з генами господаря, і це відкриття може допомогти зрозуміти, як віруси еволюціонують і адаптуються до своїх носіїв.