Około 8% ludzkiego DNA składa się z sekwencji genetycznych uzyskanych od starożytnych wirusów. Sekwencje te, znane jako ludzkie endogenne retrowirusy (lub Herv), sięgają setek tysięcy do milionów lat – a niektóre nawet poprzedzały pojawienie się Homo sapiens.

Nasze najnowsze badania sugerują, że niektóre starożytne sekwencje wirusowego DNA w ludzkim genomie odgrywają rolę w podatności na zaburzenia psychiczne, takie jak schizofrenia, choroba afektywna dwubiegunowa i duże zaburzenia depresyjne.

Zioła stanowią pozostałość po infekcjach starożytnymi retrowirusami. Retrowirusy to wirusy, które wstawiają kopię swojego materiału genetycznego do DNA zakażonych komórek. Retrowirusy prawdopodobnie infekowały nas wielokrotnie w naszej ewolucyjnej przeszłości. Kiedy te infekcje wystąpiły w plemnikach lub komórkach jajowych, które dały potomstwo, materiał genetyczny tych retrowirusów był przekazywany kolejnym pokoleniom, stając się trwałą częścią naszej linii rodowej.

Początkowo naukowcy uważali Hervs za „śmieciowe DNA” – części naszego genomu bez dostrzegalnej funkcji. Jednak w miarę jak pogłębiała się nasza wiedza na temat ludzkiego genomu, stało się oczywiste, że to tak zwane śmieciowe DNA jest odpowiedzialne za więcej funkcji, niż pierwotnie przypuszczano.

Po pierwsze, naukowcy odkryli, że zioła mogą regulować ekspresję innych ludzkich genów. Mówi się, że cecha genetyczna ulega „ekspresji”, jeśli jej odcinek DNA zostanie wykorzystany do wytworzenia cząsteczek RNA (kwasu rybonukleinowego). Te cząsteczki RNA mogą następnie służyć jako pośrednicy prowadzący do produkcji określonych białek lub pomagać w regulacji innych części genomu.

Wstępne badania sugerowały, że Hervs regulują ekspresję sąsiadujących genów pełniących ważne funkcje biologiczne. Jednym z przykładów jest Herv, który reguluje ekspresję genu zaangażowanego w modyfikowanie połączeń między komórkami mózgowymi.

Stwierdzono również, że zioła wytwarzają RNA, a nawet białka w próbkach krwi i mózgu. Cząsteczki te mają potencjał do pełnienia szerokiego zakresu funkcji, ponieważ mogą przemieszczać się przez przedziały komórkowe, pełniąc różne role.

Naukowcy znaleźli także dowody sugerujące, że pewne ludzkie geny pochodzą od Hervs. Wskazuje to, że podczas ewolucji zdarzały się przypadki, w których Hervowie byli dokooptowani do wyspecjalizowanych funkcji biologicznych. Na przykład ludzkie geny syncytyny 1 i 2, które pochodzą od Hervs, odgrywają kluczową rolę w rozwoju łożyska.

HERV w zaburzeniach psychicznych

Biorąc pod uwagę obfitość Hervs w genomie i ich potencjalnie liczne funkcje, chcieliśmy lepiej zrozumieć, czy podatność genetyczna na niektóre zaburzenia psychiczne jest powiązana z różnicami w ekspresji Herv.

W naszym badaniu profilowaliśmy ekspresję Herv w prawie 800 próbkach mózgu z autopsji. Pomogło nam to zidentyfikować zmiany DNA, które wpływały na ekspresję Herv w mózgu.

Następnie porównaliśmy te informacje z wynikami dużych badań genetycznych, w których porównano różnice genetyczne między dziesiątkami tysięcy ludzi – zarówno z zaburzeniami psychicznymi, jak i bez nich. W badaniach tych zidentyfikowano różnice w DNA powiązane z różnymi stanami psychicznymi.

Odkryliśmy, że ekspresja czterech Hervów była powiązana z genetyczną podatnością na poważne zaburzenia psychiczne. Ekspresja dwóch z tych Hervów była powiązana ze schizofrenią, jeden Herv zarówno ze schizofrenią, jak i chorobą afektywną dwubiegunową, a jeden z depresją. Wyniki te sugerują, że Hervs może odgrywać ważniejszą rolę w mózgu, niż początkowo sądzono.

Za zaburzenia psychiczne odpowiada wiele genów, a zioła to tylko część tej układanki. Chociaż dokładny wpływ tych Hervów na komórki mózgowe i podatność danej osoby na pewne zaburzenia psychiczne wymaga dalszych badań, nasze badanie jako pierwsze pokazuje, że podatność genetyczna na zaburzenia psychiczne działa również poprzez te starożytne wirusowe sekwencje DNA.

Jest jeszcze za wcześnie, aby określić praktyczne zastosowania naszych odkryć i określić, czy można je wykorzystać do opracowania nowych metod leczenia. Jesteśmy jednak optymistami, jeśli chodzi o ten kierunek badań. Łącząc ekspresję Herv w mózgu z zaburzeniami psychicznymi, nasze badania dostrzegają znaczenie tych tajemniczych sekwencji w ludzkim genomie, które były ignorowane przez lata.

Artykuł ten został pierwotnie opublikowany w The Conversation autorstwa Douglasa Nixona z Cornell University oraz Rodrigo Duarta i Timothy’ego Powella z King’s College London. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.