Согласно новому исследованию, опубликованному учеными Медицинской школы Университета Массачусетса (UniversityofMassachusettsMedicalSchool) в журнале Retrovirology, ретровирус HERV-H, внедрившийся в геном человека миллионы лет назад, может играть важную роль в плюрипотентных стволовых клетках. Плюрипотентные стволовые клетки способны дать начало клеткам всех типов тканей, включая клетки крови, головного мозга и сердца. Это открытие, объясняющее, каким образом клетки сохраняют состояние плюрипотентности и способность дифференцироваться, может иметь большое значение для разработки методов лечения целого ряда заболеваний.
«Группа эндогенных ретровирусов, называемых HERV-H, встречается в человеческих эмбриональных стволовых клетках чрезвычайно часто», - говорит профессор молекулярной медицины Джереми Любан (JeremyLuban), MD, ведущий автор статьи об исследовании. «Фактически, HERV-H – один из наиболее часто экспрессирующихся генов плюрипотентных стволовых клеток, и он не встречается в клетках других типов».
В своей статье профессор Любан и его коллеги приводят данные о том, что последовательности РНК HERV-H составляют целых 2 процента всех РНК плюрипотентных стволовых клеток. Последовательность РНК HERV-H контролируется теми же факторами, которые используются для перепрограммирования клеток кожи в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки – открытие, удостоенное Нобелевской премии в области физиологии и медицины за 2012 год.
«Другими словами, HERV-H является новым маркером плюрипотентности клеток человека, который может помочь в перепрограммировании клеток в индуцированные плюрипотентные и изменить сегодняшние технологии», - считает доктор Любан.
При заражении клеток ретровирусом происходит внедрение его генов в хромосомную ДНК клетки-хозяина. В результате клетка-хозяин считает вирусный геном частью своей ДНК и начинает синтезировать белки, необходимые для сборки новых копий вируса. А так как теперь ретровирус является частью генома клетки-хозяина, при делении клетки вирус наследуется всеми дочерними клетками.
Считается, что в редких случаях ретровирусы могут инфицировать сперматозоиды или яйцеклетки человека. Если это происходит и зараженный эмбрион выживает, ретровирус может стать постоянной частью генома человека и передаваться из поколения в поколение. Ученые подсчитали, что целых 8 процентов человеческого генома может состоять из вымерших ретровирусов, оставшихся от инфицирования, произошедшего миллионы лет назад. Однако, как считалось, эти последовательности ископаемых ретровирусов не имеют заметного функционального значения.
«Геном человека заполнен ретровирусной ДНК, считавшейся не более чем окаменелым мусором», - говорит профессор Любан. «Все чаще появляются свидетельства того, что эти последовательности могут не быть мусором. Ведь они могут играть важную роль в экспрессии генов».
Эксперт в области ВИЧ и других ретровирусов, профессор Любан пытается понять, есть ли логическое объяснение тому, куда именно в обширный геном человека встраиваются ретровирусы. Знание того, где ретровирусы могут атаковать хромосомную ДНК, может привести к разработке лекарств, защищающих от инфекций, более эффективным методам генной терапии или новым биомаркерам, способным предсказать, где ретровирус может встроиться в геном.
Ученые установили, что последовательность HERV-H в геноме человека активна.
«Эти последовательности не кодируют белки, потому что за миллионы лет сильно разрушились, но они кодируют длинные некодирующие РНК», - поясняет доктор Любан.
В частности, последовательность HERV-H кодирует большое количество РНК в человеческих эмбриональных стволовых клеток – и только в стволовых клетках. В целом по всему геному человека рассеяно более 1000 ретровирусных последовательностей HERV-H. Кроме того, лаборатория Любана обнаружила высокие уровни кодируемых HERV-H РНК в некоторых индуцированных плюрипотентных стволовых клетках. Другие iPS-клетки, возможно, из линий, которые не были полностью перепрограммированы в плюрипотентное состояние, имели более низкий уровень РНК HERV-H – еще одно свидетельство того, что HERV-H может быть надежным маркером плюрипотентности.
Интересно, что гены HERV-H, экспрессирующиеся в человеческих плюрипотентных стволовых клетках, можно найти только в геномах человека и шимпанзе, что указывает на то, что HERV-H инфицировал предка человека относительно недавно.
«Когда-то очень давно HERV-H был захватчиком нашего генома и, возможно, вызывал заболевания, такие как СПИД или рак», - говорит доктор Любан. «Теперь, кажется, достигнуто своего рода перемирие. Более того, в один прекрасный день этот древний захватчик может быть использован врачами для лечения широкого спектра заболеваний с помощью стволовых клеток».
В ближайшем будущем профессор Любан и его коллеги собираются заняться выяснением конкретных механизмов, с помощью которых HERV-H способствует плюрипотентности клеток.
Источник: LifeSciencesToday
