Останки древних вирусов оказались необходимы для эмбриогенеза приматов

Исследователи Стэнфордского университета доказали вирусную природу нескольких некодирующих молекул РНК, активность которых абсолютно необходима для развития эмбриона у приматов. Блокирование продукции этих молекул полностью останавливает рост. Результаты работы авторы представили в журнале Nature Genetics.
Человеческий геном полон больших и малых фрагментов, не кодирующих белки и не являющихся генами. Одна только группа длинных (более 200 нуклеотидов) РНК, транскрибируемых из межгенных участков ДНК, насчитывает десятки тысяч молекул. И хотя такие lincRNA никаких белков не кодируют, они важны для регуляции работы генов или их первичных продуктов — матричных РНК.
Даже при использовании современных методов секвенирования идентификация отдельных lincRNA остается непростой задачей: их нуклеотидные последовательности слишком похожи одна на другую. Такую работу проделали и ученые из Стэнфорда, обнаружив в человеческих клетках более 2 тысяч ранее неизвестных РНК, из которых 146 проявляли высокую активность в эмбриональных стволовых клетках, еще не начавших дифференциацию — «специализацию» и превращение в зрелые клетки будущих тканей и органов.
Выделив группу из 23-х lincRNA, для которых активность в эмбриональных стволовых клетках особенно высока, авторы обнаружили, что 13 из них представляют собой ретротранспозоны, останки древних вирусов HERVH. Некогда они были полноценными ретровирусными инфекциями, встроившимися в геном людей примерно тем же образом, каким действует и современный ВИЧ. Однако, передаваясь из поколение в поколение, эти вирусы могли утратить подвижность и, мутировав, приобрести новые, полезные для людей функции. Примером такого процесса может служить ген Peg10, необходимый млекопитающим для развития плаценты и являющийся «потомком» ретротранспозона семейства Ty3/gypsy LTR.
Впервые связь ретровирусов HERVH с lincRNA, которые проявляют активность в эмбриональных стволовых клетках, была продемонстрирована в 2014 году. Теперь же, идентифицировав группу HPAT1-23, ученые проследили за экспрессией этих РНК в эмбрионах на ранней стадии бластоцисты, содержащей еще лишь десятки, максимум — сотни клеток. Показано, что три из них (HPAT2, HPAT3 и HPAT5) проявляют активность исключительно во внутренней клеточной массе — глубоких частях бластоцисты, которые в будущем станут целым эмбрионом. Эти три lincRNA активируются и при «перепрограммировании» зрелых, дифференцировавших человеческих клеток назад, в плюрипотентные стволовые.
Ученые отмечают, что соответствующие последовательности ДНК обнаруживаются лишь в геноме у приматов, что может указывать на их роль в формировании каких-то специфических свойств людей и наших ближайших родственников.
«Накапливается все больше свидетельств тому, что вирусные геномные последовательности, когда-то угрожавшие существованию нашего вида, оказались интегрированы в наш геном и приносят ему пользу, — сказал один из авторов работы, профессор Витторио Себастиано (Vittorio Sebastiano), пресс-службе Стэнфордского университета. — Таким образом они могут вносить свой вклад в появление определенных видоспецефических характеристик и даже в фундаментальные клеточные процессы, в том числе и у человека».

Сергей Васильев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Безумие в наследство — 2

Как развитие технологий позволило нащупать «топологическое решение» загадки шизофрении

Шизофрения — одна из самых загадочных и сложных болезней человека. Уже более ста лет ученые пытаются понять причины ее возникновения и найти ключ к терапии. Пока эти усилия не слишком успешны: до сих пор нет ни препаратов, которые могли ли бы ее по-настоящему лечить, ни даже твердого понимания того, какие молекулярные и клеточные механизмы ведут к ее развитию. О том, как ученые бьются с «загадкой шизофрении» мы уже неоднократно писали: сначала с точки зрения истории психиатрии, затем с позиции классической генетики (читателю, который действительно хочет вникнуть в суть проблемы, будет очень полезно сначала прочитать хотя бы последний текст). На этот раз наш рассказ будет посвящен новым молекулярно-биологическим методам исследования, которые появились в распоряжении ученых буквально в последние несколько лет. Несмотря на сырость методик и предварительность результатов, уже сейчас с их помощью получены важнейшие данные, впервые раскрывающие механизм шизофрении на молекулярном уровне.