DNAのウイルス遺伝子は、驚くべきことに、私たちが感染症と闘うのに役立つ可能性があります。科学| スミソニアン - 記事、科学、心身

数百万年前に私たちの祖先を悩ませたウイルスは古代の歴史ではありません-それらはまだ私たちと共にあります。ウイルス遺伝子の残骸は私たちの現代のDNAの比較的大きな部分を占めており、科学者はそれらがどのような役割を果たしているのか（もしあれば）ほとんど不明です。

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現在、証拠は、人間の進化の間に、これらの「化石ウイルス」の一部からの残りの遺伝物質を選択して、表を変え、免疫系が病気と戦うのを助けることを示唆しています。

科学者は、人間のゲノムが15年ほど前に最初に配列決定されて以来、私たちのDNAが少しのウイルスで覆われていることを知っています。それでも、「多くの人にとって驚くべきことです」と研究の共著者であるユタ大学の遺伝学者であるセドリック・フェショッテは述べています。「ほとんど動揺しません。」

余分な遺伝暗号は、レトロウイルスに由来するものであり、ユニークな方法で宿主細胞に侵入します。「すべての動物ウイルスの中で、彼らは自分の遺伝物質を宿主の染色体に組み込む唯一のウイルスです」とフェショッテは言います。

古代のレトロウイルスが私たちの祖先に感染したとき、彼らは時々人間の精子または卵細胞に侵入しました。それらの細胞が胚を受精させた場合、それらに組み込まれたウイルス遺伝子には、ある世代から次の世代に乗るチケットがありました。

途中で、これらの侵入者のDNAは時々新しいウイルスを発生させましたが、しばらくの間だけでした。世代を超えて、遺伝子変異によりこれらのウイルスは徐々に変化し、最終的には新しい細胞に感染したり、完全に自己複製したりする能力を遮断しました。今日、ヒトゲノムに残っている古代のウイルスの奇妙さのほとんどは、明らかな機能を持ちません。

「この8パーセント、つまりゲノム全体に散在する数十万のDNAの断片から、その材料のほとんどがただそこに座って崩壊することを理解することが重要です」とFeschotte氏は説明します。「私たちの仕事、そして実際にこのすべての仕事をしたポスドクのアソシエイトであるエド・チュオンは、干し草の山の中から針を見つけることでした。進化のコース。」

彼らの研究の一環として、科学者たちは、免疫で機能することが知られている遺伝子の近くにある古代のレトロウイルスの断片に注目しました。彼らは、ウイルス感染中に白血球や他の細胞によって放出されるインターフェロンと呼ばれるシグナル伝達タンパク質にさらされると、化石ウイルスが活性化することを発見しました。インターフェロンはウイルスの成長を抑制し、他の近くの細胞で抗ウイルスタンパク質の生産を開始します。

次に、チームはヒト細胞の3つの異なる系統を調べて、ゲノム内の化石ウイルスが免疫系の活性化に役立つ炎症誘発性シグナル伝達タンパク質と結合できるかどうかを確認しました。彼らはそうしている20の家族を特定しました。そのうちの1つはMER41と呼ばれ、約4500万から6000万年前に私たちの進化ツリーにウイルスとして入りました。

次に、チームはこれらのウイルス成分の一部がなくても免疫系がどのように機能するかを調査しました。彼らはCRISPR / Cas9と呼ばれるゲノム編集ツールを使用して、レムナントウイルスDNAの4つの部分を削除しました。彼らがそうするたびに、それは私たちの生来の免疫システムを不自由にしました。細胞は以前のようにインターフェロンに完全に反応しませんでした、チームは今週の科学で報告します。

研究者は、そのような規制の切り替えにより、HIVを含む現代のレトロウイルスで見られた戦略である、古代のウイルスが免疫応答の前に自分自身を複製できるようになったと推測しています。

「5000万年前のウイルスがすでにその戦略を独自の利己的な目的で使用していた可能性があることを見て、それほど驚きはしませんでした」とFeschotte氏は言います。「表が変わったのは皮肉なことであり、これらのウイルス由来の要素は、とりわけウイルス感染を制御する遺伝子を調節するために採用されている」

オックスフォード大学の医学ウイルス学者Gkikas Magiorkinisによると、古代ウイルスの遺伝物質が私たちの利益に再利用された方法の証拠が増えているため、この研究は終了しています。たとえば、哺乳類の胎盤を作るのに不可欠なシンシチンと呼ばれるタンパク質は、かつてウイルスが体内に広がるのを助けた古代のウイルス遺伝子に由来しています。

「これらのウイルス配列の一部が適切なタイミングで適切な場所に着地したことはめったにありませんが、明らかに多くの機会があり、それが重要です」とフェショッテは言います。「これはおそらく氷山の一角です。」

しかし、マギオルキニスは、特定の状況下ではウイルスDNAが遺伝子を後押しするように見えるが、それが必ずしも私たちの生存に不可欠なものではないことを指摘しています。代わりに、特定の状況下で古代の人間に利点を与えたため、一部のウイルスヘルパーがアクティブになった可能性があります。

「たとえば、彼は、この論文で説明されている自然免疫応答の促進は、レトロウイルスの外因性の形態、またはおそらく別のウイルスによって引き起こされる古代の流行と戦う方法を提供した可能性が高い」と推測します。

同様のプロセスでも、より暗い結果が得られた可能性があります。このようなウイルスの残骸は、神経変性疾患ALSを含む多くの病気に関連しています。これらの遺伝子がこの病気や他の病気で果たす役割は不透明なままですが、Feschotteと彼のチームは、彼らの研究が、ウイルスの残骸が私たちのゲノムで活発になる理由とそのプロセスが失敗したときに起こることへの新しい手がかりを提供するかもしれないと考えています。

「これらのウイルス由来のスイッチのいくつかの再活性化は、これらのウイルス配列が、例えば特定の癌や自己免疫疾患の状況で誤調節されると何が起こるかについて、検証可能な仮説を示唆する可能性があります」と彼は言います。