Za duševní onemocnění může být zodpovědná i prastará virová DNA v lidském genomu

Tyhle retroviry jsou opravdu retro

Genomové sekvence získané od pravěkých virů označujeme jako tzv. HERV elementy neboli lidské endogenní retroviry (human endogenous retroviruses). HERV elementy jsou pozůstatkem virové infekce našich předků a některé z nich jsou starší než Homo sapiens.

Retroviry při infekci vmezeřují kopii svého genetického materiálu do DNA napadené buňky. Pokud je infikována zárodečná buňka, dochází k přenosu retrovirové sekvence do dalších generací. K nákazám retroviry pravděpodobně došlo v průběhu evoluce lidského rodu mnohokrát.

Zbytečná DNA?

Zpočátku byly HERV elementy považovány za tzv. junk (odpadní) DNA, tedy jakousi genomovou vycpávku bez jakékoli funkce. S rostoucími znalostmi o fungování lidského genomu ale začíná být zjevné, že tato „odpadní“ DNA zastává více funkcí, než jsme dosud předpokládali.

Nejdříve se ukázalo, že HERV jsou pravděpodobně schopné regulovat expresi sousedících genů. Jeden z těchto elementů například řídí expresi genu pro komponentu komplementu 4 (C4), což je nervový protein, který se podílí na vývoji spojení mezi mozkovými buňkami.

Lidské endogenní retroviry jsou také schopné vytvářet RNA, a dokonce i proteiny detekovatelné v krvi či mozku. Úloha těchto molekul dosud není objasněná, mají však potenciál vykonávat řadu funkcí, neboť jsou schopné transportu mezi různými buněčnými kompartmenty.

Také se zdá, že některé lidské geny jsou od HERV přímo odvozeny. V průběhu evoluce se tyto sekvence zřejmě adaptovaly pro specializované biologické funkce. Například geny pro syncytiny 1 a 2 jsou odvozené od HERV a jejich proteinové produkty hrají klíčovou roli ve vývoji placenty.

HERV a psychiatrická onemocnění

Skupina britských výzkumníků z londýnské King’s College chtěla lépe pochopit, jak exprese HERV souvisí s náchylností k psychiatrickým onemocněním. Provedli proto analýzu expresního profilu HERV elementů v 792 vzorcích mozkové tkáně získaných post mortem od 563 Evropanů a 229 Afričanů, z nichž 48 % nemělo psychiatrické onemocnění, 38 % trpělo schizofrenií, u 13 % byla diagnostikována bipolární porucha a u 1 % porucha nálady. Analýza expresního profilu umožnila identifikovat varianty DNA, které ovlivňovaly expresi HERV elementů v mozku.

Získaná data byla porovnána s výsledky publikovaných velkých genetických studií, které srovnávaly genetické odlišnosti desítek tisíc lidí a identifikovaly varianty v DNA související s různými psychiatrickými onemocněními.

Ukázalo se, že exprese 4 různých HERV elementů byla spojena s geneticky danou náchylností k duševním chorobám (2 z nich se schizofrenií, 1 jak se schizofrenií, tak s bipolární poruchou a 1 s depresí). Zdá se tedy, že HERV elementy by v mozku mohly hrát významnější roli, než se původně myslelo.

Další dílek do skládanky

S duševními onemocněními souvisí mnoho genů a HERV elementy jsou jen jedním střípkem v mozaice. Přesný dopad jejich přítomnosti a exprese na mozkové buňky a potažmo náchylnost jedince k psychiatrickým nemocem vyžaduje další výzkum.

Výše popsaná studie, publikovaná v květnu 2024 v časopisu Nature Communication, však jako první ukázala, že geneticky podmíněná susceptibilita k duševním poruchám funguje i skrze dávné virové sekvence. Na zhodnocení praktického dopadu této studie a její případné využitelnosti pro vývoj léčiv je ještě brzy, autoři však zůstávají optimističtí. Jejich výzkum HERV elementů totiž podtrhuje důležitost těchto tajemných sekvencí v lidském genomu, jež byly po léta ignorovány.

(este)

Zdroje:
1. Duarte R. R. R., Pain O., Bendall M. L. et al. Integrating human endogenous retroviruses into transcriptome-wide association studies highlights novel risk factors for major psychiatric conditions. Nat Commun 2024 May 22; 15 (1): 3803, doi: 10.1038/s41467-024-48153-z.
2. Duarte R., Nixon D., Powell T. Depression, schizophrenia and bipolar disorder linked with ancient viral DNA in our genome – new research. The Conversation 2024 May 24. Dostupné na: https://theconversation.com/depression-schizophrenia-and-bipolar-disorder-linked-with-ancient-viral-dna-in-our-genome-new-research-230490