Oamenii nu ar fi existat fara viruși deoarece proteina virală joacă un rol cheie în dezvoltarea uman embrion. Cu toate acestea, uneori, ele reprezintă amenințări existențiale sub formă de boli, ca în cazul actualei pandemii de COVID-19. Ironic, viruși cuprind ~ 8% din genomul nostru, care a fost dobândit în cursul evoluției, făcându-ne „practic o himeră”.
Cel mai infam și îngrozitor cuvânt al anului 2020 este, fără îndoială, „virus'. Nuvela coronavirus este responsabil pentru actuala boală COVID-19 fără precedent și pentru un colaps aproape aproape al economiei mondiale. Toate acestea sunt cauzate de o particule minuscule care nici măcar nu este considerată „pe deplin” vie, deoarece se află într-o stare nefuncțională în afara gazdei, în timp ce se perpetuează în interior doar la infectarea gazdei. Mai surprinzător și mai șocant este faptul că oameni au fost purtători de „gene” virale din vremuri imemoriale și în prezent genele virale constituie ~ 8% din uman genomul (1). Doar pentru a pune acest lucru în perspectivă, doar ~1% uman genomul este activ din punct de vedere funcțional responsabil pentru producerea proteinelor care determină cine suntem.
Povestea relației dintre oameni și viruși a început acum 20-100 de milioane de ani, când strămoșii noștri s-au infectat viruși. Fiecare familie de retrovirusuri endogene este derivată dintr-o singură infecție a celulelor liniei germinale de către un retrovirus exogen care, după integrarea în strămoșul nostru, s-a extins și a evoluat (2). Propagarea urmată de transferul orizontal de la părinți la urmași și astăzi avem acești genomi virali încorporați în ADN-ul nostru ca uman retrovirusuri endogene (HERV). Acesta este un proces continuu și poate chiar să se întâmple în acest moment. Pe parcursul evoluției, aceste HERV au dobândit mutații, s-au stabilizat în uman genomului și și-au pierdut capacitatea de a provoca boala. Endogenul retrovirusuri nu sunt prezente numai în oameni dar sunt omniprezente în toate organismele vii. Toate aceste retrovirusuri endogene grupate în trei clase (Clasa I, II și III) care apar în diferite specii de animale prezintă o relație filogenetică bazată pe asemănarea secvenței lor (3), așa cum este prezentat în figura de mai jos. HERV aparțin grupului de clasa I.
Dintre diferitele retrovirusuri încorporate prezente în uman genomului, un exemplu clasic care merită menționat aici, este cel al unei proteine retrovirale care este o proteină de înveliș extrem de fusogenă numită sincitină, (5) a cărei funcție inițială în virus a fost să fuzioneze cu celulele gazdă pentru a provoca infecție. Această proteină a fost acum adaptată în oameni pentru a forma placenta (fuziunea celulelor pentru a face celule multinucleate) care nu numai că furnizează hrană fătului de la mamă în timpul sarcinii, dar și protejează fătul de sistemul imunitar al mamei datorită naturii imunosupresoare a proteinei sincitinei. Acest HERV special sa dovedit a fi benefic pentru uman rasa definindu-i insasi existenta.
HERV-urile au fost, de asemenea, implicate în furnizarea de imunitate înnăscută gazdei prin prevenirea infecțiilor ulterioare viruși sau reducerea severității bolii la reinfectare cu un tip similar de viruși. O recenzie din 2016 a lui Katzourakis și Aswad (6) descrie acest aspect endogen viruși poate acționa ca elemente de reglare pentru genele care controlează funcția imună, conducând astfel la dezvoltarea imunității. În același an, Chuong și colab. (7) au demonstrat că anumite HERV acționează ca amplificatori de reglare prin modularea expresiei genelor induse de IFN (interferon), oferind astfel imunitate înnăscută. Produsele de expresie HERV pot acționa, de asemenea, ca modele moleculare asociate patogenului (PAMP), declanșând receptorii celulari responsabili de prima linie de apărare a gazdei (8-10).
Un alt aspect interesant al HERV este că unele dintre ele prezintă polimorfisme de inserție, adică un număr diferit de copii sunt prezente în genom datorită evenimentelor de inserție. Un studiu pe 20 de subiecți aparținând unor grupuri etnice diferite a relevat modele de polimorfism de inserție între 0-87% la toți subiecții (11). Acest lucru poate avea implicații în cauzarea bolilor prin activarea anumitor gene care altfel sunt tăcute.
S-a dovedit, de asemenea, că anumite HERV sunt asociate cu dezvoltarea tulburărilor autoimune, cum ar fi scleroza multiplă (12). În condiții fiziologice normale, expresia HERV este strâns reglată, în timp ce în condiții patologice, din cauza modificărilor din mediul extern/intern, modificările hormonale și/sau interacțiunea microbiană pot provoca dereglarea expresiei HERV, ducând la boală.
Caracteristicile de mai sus ale HERV sugerează că nu numai prezența lor în uman genomul este inevitabil, dar au capacitatea de a regla homeostazia sistemului imunitar fie activând, fie suprimându-l, provocând astfel efecte diferențiate (de la a fi benefice la a provoca o boală) la gazde.
Pandemia COVID-19 este cauzată și de un retrovirus SARS-nCoV-2, care aparține familiei gripei și ar putea fi plauzibil ca, în cursul evoluției, genomurile legate de această familie de viruși s-a integrat în uman genomului și sunt acum prezente ca HERV. Se presupune că aceste HERV ar putea prezenta polimorfisme diferite, așa cum sa menționat mai sus, în rândul persoanelor de diferite etnii. Aceste polimorfisme pot fi sub forma unui număr diferenţial de copii ale acestor HERV şi/sau prezenţa sau absenţa mutaţiilor (modificări ale secvenţei genomului) acumulate pe o perioadă de timp. Această variabilitate a HERV-urilor integrate poate oferi o explicație pentru ratele diferențiale de mortalitate și severitatea bolii COVID-19 în diferite țări afectate de pandemie.
***
Referinte:
1. Griffiths DJ 2001. Retrovirusuri endogene în uman secvența genomului. Genom Biol. (2001); 2(6) Recenzii 1017. DOI: https://doi.org/10.1186/gb-2001-2-6-reviews1017
2. Boeke, JD; Stoye, JP (1997). „Retrotranspozoni, retrovirusuri endogene și evoluția retroelementelor”. În Coffin, JM; Hughes, SH; Varmus, HE (eds.). Retrovirusuri. Presa de laborator Cold Spring Harbor. PMID 21433351.
3. Vargiu L, et al. Clasificarea și caracterizarea uman retrovirusuri endogene; formele de mozaic sunt comune. Retrovirologie (2016); 13: 7. DOI: 10.1186 / s12977-015-0232-y
4. Classes_of_ERVs.jpg: Jern P, Sperber GO, Blomberg J (lucrare derivată: Fgrammen (discuție)), 2010. Disponibil online la adresa https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Classes_of_ERVs.svg Accesat pe 07 mai 2020
5. Blond, JL; Lavillette, D; Cheynet, V; Bouton, O; Oriol, G; Capela-Fernandes, S; Mandrandes, S; Mallet, F; Cosset, FL (7 aprilie 2000). „O glicoproteină a anvelopei uman endogen retrovirus HERV-W este exprimat în placenta umană și fuzionează celulele care exprimă receptorul retrovirusului mamifer de tip D”. J. Virol. 74 (7): 3321–9. DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.74.7.3321-3329.2000.
6. Katzourakis A, and Aswad A. Evolution: Endogenous Virusi Furnizați comenzi rapide în imunitatea antivirală. Biologie actuală (2016). 26: R427-R429. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.072
7. Chuong EB, Elde NC și Feschotte C. Evoluția de reglementare a imunității înnăscute prin cooptarea retrovirusurilor endogene. Știință (2016) Vol. 351, numărul 6277, p. 1083-1087. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad5497
8. Wolff F, Leisch M, Greil R, Risch A, Pleyer L. Sabia cu două tăișuri a (re)exprimării genelor prin agenți de hipometilare: de la mimica virală la exploatarea ca agenți de amorsare pentru modularea punctului de control imun țintit. Cell Commun Signal (2017) 15:13. DOI: https://doi.org/10.1186/s12964-017-0168-z
9. Hurst TP, Magiorkinis G. Activarea răspunsului imun înnăscut de către endogen retrovirusuri. 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, Corespondența S. Inhibarea metilării ADN provoacă un răspuns interferon în cancer prin ARNdc, inclusiv retrovirusuri endogene. 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 și Nermin G. Endogen uman retrovirus- Screening de inserare H. Rapoarte de medicină moleculară (2013). DOI: https://doi.org/10.3892/mmr.2013.1295
12. Gröger V și Cynis H. Retrovirusurile endogene umane și rolul lor presupus în dezvoltarea tulburărilor autoimune, cum ar fi scleroza multiplă. Microbiol frontal. (2018); 9: 265. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00265
***
