Независимо от этого Арис Катзуракис из Англии сравнил последовательности различных эндогенных ретровирусов млекопитающих и собрал из них согласованную последовательность, позволившую ему получить репликационно-компетентный инфекционный вирус, который он назвал HERVcon (con означает «консенсус»). Арису Катзуракису удалось инфицировать этим вирусом клетки и животных. Катзуракис также интересовался реконструкцией других древних вирусов из существующих геномов. Одним из них был кроличий ретровирус из эндогенного кроличьего вируса. Он дал этому вирусу достаточно образное название RELIK
[16], что означает «кроличий эндогенный ретровирус типа K». Вирус RELIK эндогенизировался около 12 млн лет назад в геноме кроликов и представляет собой сложный лентивирус по типу, аналогичному ВИЧ. Это более сложные вирусы, и у них больше дополнительных генов, чем у часто выявляемых ретровирусов. До открытия RELIK существовало общепринятое мнение, что столь сложные лентивирусы не могут стать эндогенными. Вообще-то могут. Это свидетельствует о том, что некий ВИЧ-подобный вирус существовал очень давно. Он может быть еще древнее, чем определено в результате эксперимента. Непонятно, почему он выбрал для анализа именно геном кролика. Неужели спонсорами этого эксперимента стали люди, занимающиеся разведением кроликов?
Можно ли искать другие вирусы в геноме? Есть ли шанс найти неизвестные вирусы? Для того чтобы найти новые вирусы, необходимо иметь алгоритм их поиска. Это непростая задача. Как определить возраст древних вирусов и какой временной отсчет использовать? Для определения возраста вирусов можно сравнивать «концы» вирусов, вирусные промоторы, вышеупомянутые длинные концевые повторы (ДКП), которые «фланкируют» ДНК HERV провирусов. В результате синтеза провирусной ДНК они получаются идентичными. Со временем они могут аккумулировать мутации, равно как и любые другие гены. Зная скорость мутаций, можно создать разные модели мутаций, на основании которых сделать заключение, как давно разошлись пути развития двух ДКП. Некоторым вирусам HERV 100 млн лет. Мы проанализировали один из таких вирусов – HERV-K, и установили, что его возраст 35 млн лет.
Как коалы пережили смертоносный вирус?
Коалы – одно из самых любимых животных в Австралии. Много коал гибнет под колесами автомобилей, поэтому для них созданы специальные лечебницы. Поскольку на коал охотятся, повышается риск их вымирания. Для того чтобы спасти этих животных, многих из них перевезли на соседние с Австралией острова, где они находятся под защитой. Но на этих островах коалы заразились вирусом лейкоза гиббонов, обезьяньим ретровирусом, в результате чего многие особи погибли, но некоторые выжили. Более детальные исследования показали, что неожиданная устойчивость к вирусу у выживших коал объяснялась тем, что последовательности вируса обезьян были интегрированы в геном коал. Вирусные последовательности присутствовали во всех клетках коал на одних и тех же сайтах интеграции, свидетельствуя, что они эндогенизировались в этой локализации и стабильно передавались по наследству. В отличие от этого новые инфицирующие вирусы в геномах не имеют одного предпочтительного сайта интеграции и интегрируются в случайном порядке на большом количестве сайтов. Это простой, но очень информативный тест.
Процесс эндогенизации должен был бы занять несколько сот лет с момента переселения коал на острова с материка, где у них такие последовательности не выявлялись. Очевидно, вирусу удалось не только реплицироваться в соматических клетках коал, но и проникнуть в их зародышевые клетки, что привело к интеграции вируса на фиксированных сайтах их потомков. Таким образом, последовательности ретровирусов были переданы по наследству как эндогенные вирусы за невероятно короткое время, всего за 100 лет. Это была эндогенизация в реальном времени, от экзогенного вируса к эндогенному, и произошла она на удивление быстро. Исследователи изучали этот процесс как «реалити-шоу» эндогенизации. Эндогенные вирусы стали для организма «собственными» генами и утратили болезнетворность. Важный результат заключается в том, что эндогенные вирусы защищают коал от экзогенных. Это явление наблюдается и в ряде других случаев: вирус обезьян SIV (который привел к развитию ВИЧ у человека) не является смертельным для обезьян и даже не вызывает у них заболевание. Кроме того, вирус Эбола, став эндогенным, более не является смертельным для летучих мышей. Используется точка «больше не является», поскольку сначала вирус, видимо, уничтожал своего хозяина, но по прошествии довольно продолжительного времени они научились сосуществовать, в силу чего у выживших коал выработалась резистентность к этим вирусам. Как вирусы попадают в зародышевые клетки? Что представляют собой рецепторы? Сколько времени требуется для эндогенизации? Возникает несколько важных вопросов.
Эндогенизация в течение 100 лет соответствует примерно 20 поколениям коал. Можно было бы ожидать, что для этого необходимо несколько тысяч лет. Можно ли ожидать, что в течение такого же времени произойдет эндогенизация ВИЧ у человека? Защитило ли бы это человечество от ВИЧ? Десять поколений коал соответствовали бы 300 годам или более у человека. Это ужасно долго. Тем не менее наш геном полон последовательностей ретровирусов, накопившихся в процессе эволюции. Они намного-намного старше. Вирус RELIK у кроликов эндогенизировался 12 млн лет назад. Это сложный вирус, подобный ВИЧ. Что касается ВИЧ, до сих пор непонятно, способен ли этот вирус инфицировать зародышевые клетки. На наших зародышевых клетках может не быть рецептора для попадания вируса в клетку, и, если его действительно нет, может оказаться, что ВИЧ не в состоянии инфицировать их. ВИЧ может наследоваться только путем инфицирования. Способен ли ВИЧ меняться, чтобы внедриться в зародышевые клетки? Можно подождать и посмотреть, что произойдет. И все же защита организма человека от ВИЧ даже при быстром процессе эндогенизации протекала бы слишком медленно, и за нее пришлось бы заплатить многими жизнями.
Что касается эндогенного ВИЧ, существует прецедент: очень показателен пример «пенистых» вирусов. Они напоминают ВИЧ в том смысле, что имеют много дополнительных генов и демонстрируют сложную регуляцию генной экспрессии. Однако эти вирусы не патогенны для человека. Название «пенистые» дано вирусам по внешнему виду легких инфицированных животных или клеточных культур. Они могут инфицировать обезьян и человека, но не являются болезнетворными. Вирусы реплицируются только в организме обезьян, поэтому организм человека – «тупиковая ветвь эволюции» для данного вируса. Он безвреден для человека. «Пенистые» вирусы – самые старые из всех известных сложных (ВИЧ-подобных) ретровирусов, которым 100 млн лет. Сколько времени требуется вирусу, чтобы стать безвредным? Мы не знаем, но это точно происходит. Безусловно. SIV не убивает обезьян – больше не убивает, – но когда он перестал это делать?
Вероятно, подобные вирусы есть еще. Их трудно выявить, поскольку их геном состоит из ДНК, и таким образом, на первый взгляд они не напоминают ретровирусы. Кроме того, вирус овец (Jaagsiekte Sheep Virus, эквивалентный вирусу HERV-W, формирующий плаценту человека) существует в форме как экзогенного, так и эндогенного вируса.
