Чужеродная ДНК в геноме человека — вирусы

ДНК вирусов в человеческом геноме

В процессе анализа последовательности нуклеотидов, полученных при изучении генома человека, учёные обнаружили в нём присутствие «чужой» ДНК. Эта находка явилась удивительным и неоспоримым фактом. Значительную часть нашей ДНК занимает чужеродная ДНК вирусов, в частности ретровирусов. Это остатки вирусных геномов, которые когда-то встроились в геном человека и переходят в его составе из поколения в поколение.

Чужеродная ДНК ретровируса

Рис. 1. Реконструкция ретровируса

Ретровирусы — это РНК-вирусы, они принадлежат к обширной группе элементов, реплицирующихся с помощью обратной транскрипции. Некоторые ретровирусы не связаны с какой-либо болезнью, тогда как другие очень патогенны, например такие, как вирус гепатита В или вирус иммунодефицита человека (рис.1). Ретровирусы инфицируют разнообразные виды позвоноч­ных, от рыб до человека.

Вхождение чужеродной ДНК в клетку

Во время репликации ретровирус копирует свой РНК-геном в ДНК, используя кодируе­мый вирусным геномом фермент — об­ратную транскриптазу (ревертазу). Вирусная ДНК встраивается в хромосо­мы клетки-хозяина с помощью другого вирусного фермента — интегразы. Далее вирус начинает воспроизводить сам себя.

Если вирусный геном встраивается непосредственно в хозяй­ский ген, это блокирует работу гена. Если участок встраивания нахо­дится рядом с геном, то регуляторные элементы вируса могут влиять на работу хозяйских генов, изменяя его активность. Некоторые ре­тровирусы способны захватывать из хозяйского генома регуляторные протоонкогены, после чего они становятся опасными онкогенами, по­скольку начинают «подчиняться» вирусному, а не хозяйскому гено­му. Так, встраивание «чужих» регуляторных последовательностей рядом с генами, отвечающими за чередование фаз деления и роста клетки, приводит к раковому перерождению (трансформации) клетки, т. е. является пусковым механизмом канцерогенеза.

При встраивании генома вируса в зародышевую линию клеток вирусная ДНК наследуется как менделирующий признак (по законам наследования Менделя). Большин­ство вирусных последовательностей встроились в геном предков че­ловека миллионы лет назад. За прошедшее время в них накопилось множество мутаций, и они утратили свою патогенность. Часть из них сохранила способность перемещаться («прыгать» по геному), перено­ся регуляторные элементы. Такие последовательности называются ретротранспозонами — мобильными участками ДНК, способными перемещаться по геному с места на место.

Гипотеза о роли вирусов в становлении человека

Эндогенные ретровирусы вставляют около 3 % ДНК человека (что сопоставимо с кодирующей частью человеческого генома).

Этот поразительный факт сочетается с другим, не менее удивитель­ным фактом. Оказывается, у обезьян эндогенных вирусов в геномной ДНК намного меньше или нет вообще. Получается, что по чужеродным элементам генома человек от обезьян отличается гораздо сильнее, чем по кодирующей части. Это дало основание одному из известных исследователей генома, акаде­мику Е. Д. Свердлову, высказать мысль о том, что вирусы могли сыграть важную роль в «очеловечивании» обезьяны. Такая мысль выглядит не очень-то и фантастично, мы знаем, как много опасных для человека вирусов гнездится в дебрях Африканского континента. Современная генетика, исследовав происхождение человека, пришла к выводу, что люди появились в Африке и распространялись по континентам нескольки­ми «волнами» в разные периоды: первая — 500 тысяч лет назад, последняя — около 50 тысяч лет назад. Может быть, они уносили с собою гены всё новых вирусов, сами совершенствуясь при этом и становясь всё более современными людьми?

Роль вирусных генов в нашем геноме ещё не вполне понятна. Пока же ретровирусы являются наиболее перспективным средством для доставки новых генов в клетки с целью реализации задач генной инженерии или генной терапии.

Источник: Розанов, В. А. Биология человека и основы генетики: Учебное пособие / В. А. Розанов. – Одесса: ВМВ, 2012. – 435 с.

Связанные статьи:

Строение генома человека и других организмов

Размеры геномов различных организмов

Международный проект по расшифровке генома человека

Генные и хромосомные болезни (синдромы) человека

Загрузка...

Ответить

Ваш e-mail не будет опубликован.

Вы можете использовать HTML- теги и атрибуты:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

Загрузка...