Lidé bez toho by neexistoval viry protože virový protein hraje klíčovou roli ve vývoji člověk embryo. Občas však představují existenční hrozby v podobě nemocí jako v případě současné pandemie COVID-19. Ironicky, viry tvoří ~8% našeho genomu, který byl získán v průběhu evoluce, což z nás dělá „prakticky chiméru“.
Nejneslavnějším a nejděsivějším slovem roku 2020 je bezpochyby „virus'. Román koronavirus je zodpovědný za současnou bezprecedentní nemoc COVID-19 a téměř téměř kolaps světové ekonomiky. To vše je způsobeno drobnou částicí, která ani není považována za „plně“ živoucí, protože je mimo hostitele v nefunkčním stavu, zatímco uvnitř hostitele přetrvává pouze po infikování hostitele. Více překvapující a šokující je skutečnost, že lidé nesou virové „geny“ od nepaměti a v současnosti virové geny tvoří ~8 % člověk genom (1). Jen pro představu, pouze ~ 1 % člověk genom je funkčně aktivní zodpovědný za tvorbu proteinů, které určují, kdo jsme.
Příběh vztahu mezi lidé a viry začalo před 20-100 miliony let, kdy se naši předkové nakazili viry. Každá rodina endogenních retrovirů je odvozena z jediné infekce zárodečných buněk exogenním retrovirem, který se po integraci do našeho předka rozšířil a vyvinul (2). Po množení následuje horizontální přenos z rodičů na potomky a dnes máme tyto virové genomy zabudovány v naší DNA jako člověk endogenní retroviry (HERV). Jedná se o nepřetržitý proces a může se dít i v současnosti. V průběhu evoluce tyto HERV získaly mutace a stabilizovaly se v člověk genom a ztratili schopnost vyvolat onemocnění. Endogenní retroviry nejsou přítomny pouze v lidé ale jsou všudypřítomné ve všech živých organismech. Všechny tyto endogenní retroviry seskupené do tří tříd (třída I, II a III) vyskytující se napříč různými živočišnými druhy vykazují fylogenetický vztah založený na jejich sekvenční podobnosti (3), jak je znázorněno na obrázku níže. HERV patří do skupiny I. třídy.
Z různých zabudovaných retrovirů přítomných v člověk klasickým příkladem, který zde stojí za zmínku, je genom retrovirového proteinu, který je vysoce fúzogenním obalovým proteinem zvaným syncytin (5), jehož původní funkce v virus bylo fúzovat s hostitelskými buňkami a způsobit infekci. Tento protein byl nyní adaptován lidé k vytvoření placenty (fúze buněk za účelem vytvoření vícejaderných buněk), která nejen poskytuje potravu plodu od matky během těhotenství, ale také chrání plod před imunitním systémem matky kvůli imunosupresivní povaze syncytinového proteinu. Tento konkrétní HERV se ukázal být prospěšný pro člověk rasa tím, že definuje její samotnou existenci.
HERV se také účastní poskytování přirozené imunity hostiteli tím, že brání další související infekci viry nebo snížení závažnosti onemocnění po opětovné infekci podobným typem viry. Recenze z roku 2016 od Katzourakise a Aswada (6) popisuje, že endogenní viry mohou působit jako regulační prvky pro geny, které řídí imunitní funkce, a tím vést k rozvoji imunity. Ve stejném roce Chuong et al (7) prokázali, že určité HERV působí jako regulační zesilovače modulací exprese genů indukovatelných IFN (interferonem), čímž poskytují vrozenou imunitu. Produkty exprese HERV mohou také působit jako molekulární vzory spojené s patogenem (PAMP), spouštějící buněčné receptory odpovědné za první linii obrany hostitele (8-10).
Dalším zajímavým aspektem HERV je, že některé z nich vykazují inzerční polymorfismy, tj. různý počet kopií je přítomen v genomu v důsledku inzerčních událostí. Studie na 20 subjektech patřících k různým etnickým skupinám odhalila vzory polymorfismu vkládání mezi 0-87 % u všech subjektů (11). To může mít důsledky ve způsobení onemocnění aktivací určitých genů, které jsou jinak tiché.
Bylo také prokázáno, že některé HERV jsou spojeny s rozvojem autoimunitních poruch, jako je roztroušená skleróza (12). Za normálních fyziologických podmínek je exprese HERV přísně regulována, zatímco za patologických podmínek v důsledku změn vnějšího/vnitřního prostředí mohou hormonální změny a/nebo mikrobiální interakce způsobit dysregulaci exprese HERV, což vede k onemocnění.
Výše uvedené charakteristiky HERV naznačují, že nejen jejich přítomnost v člověk genom je nevyhnutelný, ale mají schopnost regulovat homeostázu imunitního systému buď jeho aktivací, nebo potlačením, čímž způsobují u hostitelů různé účinky (od prospěšného až po vyvolání onemocnění).
Pandemie COVID-19 je také způsobena retrovirem SARS-nCoV-2, který patří do rodiny chřipky, a může být pravděpodobné, že v průběhu evoluce se genomy související s touto rodinou viry se integroval do člověk genomu a jsou nyní přítomny jako HERV. Předpokládá se, že tyto HERV mohou vykazovat různé polymorfismy, jak je uvedeno výše, mezi lidmi různého etnika. Tyto polymorfismy mohou být ve formě rozdílného počtu kopií těchto HERV a/nebo přítomnosti nebo nepřítomnosti mutací (změn v sekvenci genomu) nashromážděných za určité časové období. Tato variabilita v integrovaných HERV může poskytnout vysvětlení pro rozdílné míry úmrtnosti a závažnost onemocnění COVID-19 v různých zemích postižených pandemií.
***
Reference:
1. Griffiths DJ 2001. Endogenní retroviry v člověk sekvence genomu. Genome Biol. (2001); 2(6) Recenze 1017. DOI: https://doi.org/10.1186/gb-2001-2-6-reviews1017
2. Boeke, JD; Stoye, JP (1997). „Retrotranspozony, endogenní retroviry a evoluce retroelementů“. In Coffin, JM; Hughes, SH; Varmus, HE (eds.). Retroviry. Cold Spring Harbor Laboratory Press. PMID 21433351.
3. Vargiu L, et al. Klasifikace a charakterizace člověk endogenní retroviry; mozaikové formy jsou běžné. Retrovirologie (2016); 13: 7. DOI: 10.1186 / s12977-015-0232-y
4. Classes_of_ERVs.jpg: Jern P, Sperber GO, Blomberg J (odvozená práce: Fgrammen (talk)), 2010. Dostupné online na https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Classes_of_ERVs.svg Zpřístupněno 07. května 2020
5. Blond, JL; Lavillette, D; Cheynet, V; Bouton, O; Oriol, G; Chapel-Fernandes, S; Mandrandes, S; Mallet, F; Cosset, FL (7. dubna 2000). "Obalový glykoprotein člověk endogenní retrovirus HERV-W je exprimován v lidské placentě a fúzuje buňky exprimující savčí retrovirový receptor typu D“. J. Virol. 74 (7): 3321–9. DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.74.7.3321-3329.2000.
6. Katzourakis A a Aswad A. Evoluce: Endogenní Viry Poskytněte zkratky v antivirové imunitě. Současná biologie (2016). 26: R427-R429. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.072
7. Chuong EB, Elde NC a Feschotte C. Regulační vývoj vrozené imunity prostřednictvím společné volby endogenních retrovirů. Science (2016) Vol. 351, vydání 6277, s. 1083-1087. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad5497
8. Wolff F, Leisch M, Greil R, Risch A, Pleyer L. Dvojsečná zbraň (re)exprese genů hypomethylačními činidly: od virové mimikry k využití jako primární aktivace pro cílenou modulaci imunitního kontrolního bodu. Cell Commun Signal (2017) 15:13. DOI: https://doi.org/10.1186/s12964-017-0168-z
9. Hurst TP, Magiorkinis G. Aktivace vrozené imunitní odpovědi endogenními retroviry. 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. Inhibice methylace DNA způsobuje interferonovou odpověď u rakoviny prostřednictvím dsRNA včetně endogenních retrovirů. Cell (2015) 162:974–986. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.07.011
11. Mehrab G, Sibel Y, Kaniye S, Sevgi M a Nermin G. Lidský endogenní retrovirus-H screening vložení. Zprávy o molekulární medicíně (2013). DOI: https://doi.org/10.3892/mmr.2013.1295
12. Gröger V a Cynis H. Lidské endogenní retroviry a jejich domnělá role ve vývoji autoimunitních poruch, jako je roztroušená skleróza. Přední Microbiol. (2018); 9: 265. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00265
***
