Binadamu isingekuwepo bila virusi kwa sababu protini ya virusi ina jukumu muhimu katika maendeleo ya binadamu kiinitete. Walakini, wakati mwingine, hutoa vitisho vinavyowezekana kwa njia ya magonjwa kama ilivyo kwa janga la sasa la COVID-19. Cha kushangaza, virusi inajumuisha ~ 8% ya genome yetu, ambayo imepatikana wakati wa mageuzi, na kutufanya "takriban chimera".
Neno chafu na la kutisha zaidi la mwaka 2020 bila shaka ni 'virusi'. Riwaya coronavirus inawajibika kwa ugonjwa wa sasa wa COVID-19 ambao haujawahi kushuhudiwa na karibu kuporomoka kwa uchumi wa dunia. Haya yote husababishwa na chembe ndogo ambayo hata haizingatiwi kuwa hai 'kamili' kwa sababu iko katika hali isiyofanya kazi nje ya mwenyeji, huku ikiendelea ndani tu baada ya kumwambukiza mwenyeji. Cha kushangaza zaidi na kushtua ni ukweli kwamba binadamu wamekuwa wakibeba "jeni" za virusi tangu zamani na kwa sasa jeni za virusi hujumuisha ~8% ya binadamu jenomu (1). Ili tu kuweka hii katika mtazamo, tu ~ 1% binadamu jenomu inawajibika kikamilifu kutengeneza protini zinazobainisha sisi ni nani.
Hadithi ya uhusiano kati ya binadamu na virusi ilianza miaka milioni 20-100 iliyopita wakati mababu zetu waliambukizwa na virusi. Kila familia endogenous retrovirus ni inayotokana na maambukizi moja ya seli germline na retrovirus exogenous kwamba baada ya kuunganisha katika babu yetu, kupanua na tolewa (2). Uenezi unaofuatwa na uhamisho mlalo kutoka kwa wazazi hadi kwa watoto na leo tuna genome hizi za virusi zilizowekwa kwenye DNA yetu kama binadamu virusi vya endogenous retroviruses (HERVs). Huu ni mchakato unaoendelea na unaweza kuwa unafanyika kwa sasa. Katika kipindi cha mageuzi, HERV hizi zilipata mabadiliko, na kuwa imetulia katika binadamu genome na kupoteza uwezo wao wa kusababisha ugonjwa huo. Ya asili virusi vya retrovirus hawapo tu ndani binadamu lakini ziko kila mahali katika viumbe hai vyote. Retrovirusi hizi zote za asili zilizowekwa katika makundi matatu (Hatari ya I, II na III) zinazotokea katika spishi mbalimbali za wanyama zinaonyesha uhusiano wa kifilojenetiki kulingana na mfuatano wao wa kufanana (3) kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro hapa chini. HERVs ziko kwenye kundi la Class I.
Ya retrovirusi mbalimbali zilizopachikwa zilizopo kwenye binadamu jenomu, mfano mzuri wa kutajwa hapa, ni ule wa protini ya retroviral ambayo ni protini ya bahasha yenye fusogenic iitwayo syncytin, (5) ambayo kazi yake ya asili katika virusi ilikuwa kuunganisha na seli jeshi kusababisha maambukizi. Protini hii sasa imebadilishwa ndani binadamu kuunda plasenta (muunganisho wa seli kutengeneza seli zenye nyuklia nyingi) ambazo sio tu hutoa chakula kwa kijusi kutoka kwa mama wakati wa ujauzito lakini pia hulinda kijusi kutokana na mfumo wa kinga wa mama kutokana na asili ya kukandamiza kinga ya protini ya syncytin. HERV hii maalum imeonekana kuwa ya manufaa kwa binadamu mbio kwa kufafanua uwepo wake.
HERV pia wamehusishwa katika kutoa kinga ya asili kwa mwenyeji kwa kuzuia maambukizi zaidi kutoka kwa uhusiano virusi au kupunguza ukali wa ugonjwa baada ya kuambukizwa tena na aina sawa ya virusi. Mapitio ya 2016 ya Katzourakis na Aswad (6) yanaelezea hali hiyo ya asili. virusi inaweza kufanya kama vipengele vya udhibiti wa jeni zinazodhibiti kazi ya kinga, na hivyo kusababisha maendeleo ya kinga. Katika mwaka huo huo, Chuong et al (7) ilionyesha kuwa HERVs fulani hufanya kama viboreshaji vya udhibiti kwa kurekebisha usemi wa jeni za IFN (interferon) zinazoweza kuingizwa na hivyo kutoa kinga ya ndani. Bidhaa za kujieleza za HERV pia zinaweza kufanya kazi kama mifumo ya molekuli inayohusiana na pathojeni (PAMPs), kuchochea vipokezi vya seli vinavyohusika na ulinzi wa safu ya kwanza ya mwenyeji (8-10).
Kipengele kingine cha kuvutia cha HERV ni kwamba baadhi yao huonyesha upolimishaji wa uwekaji, yaani, idadi tofauti ya nakala zipo kwenye jenomu kutokana na matukio ya kuingizwa. Utafiti wa masomo 20 wa makabila tofauti ulifunua mifumo ya upolimishaji kati ya 0-87% katika masomo yote (11). Hii inaweza kuwa na athari katika kusababisha magonjwa kwa uanzishaji wa jeni fulani ambazo ziko kimya.
Baadhi ya HERV pia zimeonyeshwa kuhusishwa na maendeleo ya matatizo ya autoimmune kama vile sclerosis nyingi (12). Chini ya hali ya kawaida ya kisaikolojia, usemi wa HERV umewekwa kwa ukali wakati chini ya hali ya patholojia kutokana na mabadiliko katika mazingira ya nje / ya ndani, mabadiliko ya homoni na / au mwingiliano wa microbial inaweza kusababisha dysregulation ya kujieleza HERV, na kusababisha ugonjwa.
Tabia za hapo juu za HERV zinaonyesha kuwa sio tu uwepo wao ndani binadamu jenomu haiwezi kuepukika lakini zina uwezo wa kudhibiti homeostasis ya mfumo wa kinga ama kwa kuuanzisha au kuukandamiza, na hivyo kusababisha athari tofauti (kutoka kwa manufaa hadi kusababisha ugonjwa) katika majeshi.
Janga la COVID-19 pia husababishwa na virusi vya retrovirus SARS-nCoV-2, ambayo ni ya familia ya mafua, na inaweza kuwa na ukweli kwamba, wakati wa mageuzi, genomes zinazohusiana na familia hii ya virusi imeunganishwa kwenye binadamu jenomu na sasa zipo kama HERVs. Inakisiwa kuwa HERV hizi zinaweza kuonyesha upolimishaji tofauti, kama ilivyotajwa hapo juu, miongoni mwa watu wa makabila tofauti. Polima hizi zinaweza kuwa katika mfumo wa nambari tofauti za nakala za HERV hizi na/au kuwepo au kutokuwepo kwa mabadiliko (mabadiliko ya mfuatano wa jenomu) yaliyokusanywa kwa muda fulani. Tofauti hii katika HERV zilizojumuishwa inaweza kutoa ufafanuzi wa viwango tofauti vya vifo na ukali wa ugonjwa wa COVID-19 katika nchi tofauti zilizoathiriwa na janga hili.
***
Marejeo:
1. Griffiths DJ 2001. Retroviruses endogenous katika binadamu mlolongo wa jenomu. Genome Bioli. (2001); 2(6) Ukaguzi 1017. DOI: https://doi.org/10.1186/gb-2001-2-6-reviews1017
2. Boeke, JD; Stoye, JP (1997). "Retrotransposons, Endogenous Retroviruses, na Mageuzi ya Retroelements". Katika Jeneza, JM; Hughes, SH; Varmus, HE (wahariri). Retroviruses. Cold Spring Harbor Laboratory Press. PMID 21433351.
3. Vargiu L, na wenzake. Uainishaji na sifa za binadamu retroviruses endogenous; fomu za mosaic ni za kawaida. Retrovirology (2016); 13: 7. DOI: 10.1186 / s12977-015-0232-y
4. Classes_of_ERVs.jpg: Jern P, Sperber GO, Blomberg J (kazi inayotokana na: Fgrammen (talk)), 2010. Inapatikana mtandaoni kwa https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Classes_of_ERVs.svg Ilifikiwa tarehe 07 Mei 2020
5. Blond, JL; Lavillette, D; Cheynet, V; Bouton, O; Oriol, G; Chapel-Fernandes, S; Mandrandes, S; Mallet, F; Cosset, FL (7 Aprili 2000). "Glycoprotein ya bahasha ya binadamu endogenous virusi vya retrovirus HERV-W inaonyeshwa kwenye plasenta ya binadamu na kuunganisha seli zinazoonyesha aina ya D ya kipokezi cha virusi vya mamalia”. J. Virol. 74 (7): 3321–9. DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.74.7.3321-3329.2000.
6. Katzourakis A, na Aswad A. Evolution: Endogenous Virusi Kutoa njia za mkato katika Kinga ya Antiviral. Biolojia ya Sasa (2016). 26: R427-R429. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.072
7. Chuong EB, Elde NC, na Feschotte C. Mageuzi ya udhibiti wa kinga ya asili kwa njia ya ushirikiano wa retroviruses endogenous. Sayansi (2016) Vol. 351, Toleo la 6277, ukurasa wa 1083-1087. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad5497
8. Wolff F, Leisch M, Greil R, Risch A, Pleyer L. Upanga wenye makali kuwili wa (re) mwonekano wa jeni kwa njia ya hypomethylating: kutoka kwa uigaji wa virusi hadi unyonyaji kama mawakala wa kwanza wa urekebishaji unaolengwa wa kizuizi cha kinga. Mawimbi ya Jumuiya ya Kiini (2017) 15:13. DOI: https://doi.org/10.1186/s12964-017-0168-z
9. Hurst TP, Magiorkinis G. Uamilisho wa mwitikio wa asili wa kinga kwa njia ya asili. virusi vya retrovirus. J Gen Virol. (2015) 96:1207–1218. DOI: https://doi.org/10.1099/vir.0.000017
10. Chiappinelli KB, Strissel PL, Desrichard A, Chan TA, Baylin SB, Correspondence S. Kuzuia methylation ya DNA husababisha majibu ya interferon katika saratani kupitia dsRNA ikiwa ni pamoja na retroviruses endogenous. Seli (2015) 162:974–986. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.07.011
11. Mehrab G, Sibel Y, Kaniye S, Sevgi M na Nermin G. Asili ya binadamu virusi vya retrovirus-H kuingizwa uchunguzi. Ripoti za Dawa ya Molekuli (2013). DOI: https://doi.org/10.3892/mmr.2013.1295
12. Gröger V, na Cynis H. Retroviruses za Kibinadamu Endogenous na Nafasi Yao ya Kuweka Katika Maendeleo ya Matatizo ya Kinga Mwilini Kama vile Multiple Sclerosis. Microbiol ya mbele. (2018); 9: 265. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00265
***
