Alasan mengapa 10 persen dari genom manusia terdiri dari gen retrovirus telah ditemukan

Ahli virologi telah mengidentifikasi mekanisme yang memungkinkan retrovirus bereplikasi secara efisien selama jutaan tahun sebagai bagian dari DNA mamalia.

Tugas utama virus dianggap sebagai transmisi gen mereka sendiri ke generasi berikutnya. Dalam upaya untuk bereproduksi dengan cara apa pun, semua virus tidak berbeda dari organisme hidup lainnya, termasuk manusia.

Perbedaannya terletak pada kesederhanaan luar biasa dari struktur virus, yang direduksi menjadi satu molekul - pembawa genom, RNA virus, DNA atau dalam beberapa varian kombinasinya. Perbedaan lain dari virus adalah dalam keadaan ganda virus - keadaan ekstraseluler "mati" dari partikel virus, atau virion, yang hampir tidak menunjukkan aktivitas independen, dan keadaan "hidup", ketika virus memasuki sel inang dan mulai berkembang biak, berintegrasi ke dalam mekanisme seluler transkripsi DNA.

Namun, baru-baru ini terungkap, dengan ditemukannya retrovirus endogen, bahwa beberapa virus mungkin tidak memiliki tahap virion.

Virus-virus ini menularkan gen mereka sendiri ke generasi-generasi berikutnya tanpa keluar dari sel (oleh karena itu dinamakan endogen, dengan kata lain intragenik), dan program genetik mereka, yang tertanam dalam DNA sel, dianggap sebagai bagian integral dari genom inang.

Sekarang telah ditetapkan bahwa sekitar 8–10% genom manusia terdiri dari urutan nukleotida retrovirus yang menginfeksi nenek moyang evolusi kita puluhan juta tahun yang lalu.

Dengan kata lain, sepersepuluh DNA manusia terdiri dari gen retrovirus yang berusia beberapa juta tahun ("retro" berarti bahwa virus ini menggunakan mekanisme transkripsi balik untuk mereplikasi genomnya sendiri: pertama, enzim virus reverse transcriptase mulai mensintesis satu untai DNA pada RNA virus, kemudian mensintesis untai kedua pada untai ini, dan kemudian DNA virus ini, setelah menembus membran inti sel, dimasukkan ke dalam sel inang dan berfungsi sebagai matriks untuk mensintesis RNA virus oleh sel inang).

Para peneliti dari Institut Oxford, bersama dengan Pusat Penelitian AIDS Aarano Diamond (New York, AS) dan Institut Rega (Belgia), memutuskan untuk mencari tahu mekanisme yang memungkinkan retrovirus purba mendaftarkan diri dalam gen kita dalam jumlah besar.

Untuk tujuan ini, mereka mempelajari genom 38 mamalia. Dari genom ini, mereka mengisolasi daerah yang mengandung urutan nukleotida retrovirus dan kemudian membandingkannya secara silico (dengan kata lain, dalam silikon, menggunakan metode matematika komputer khusus) untuk mengetahui persamaan, perbedaan, dan bagian yang ditempatinya dalam wilayah DNA virus.

Seperti yang ditunjukkan analisis, kategori tertentu dari retrovirus endogen kehilangan gen env, yang bertanggung jawab atas protein yang membantu virus menembus sel, pada beberapa titik dalam evolusinya.

Hilangnya kemampuan menginfeksi sel lain tidak berarti hilangnya kemampuan mereplikasi diri, hanya saja sekarang seluruh rentang hidup virus mulai berpindah ke dalam sel inang secara paralel dengan rentang hidupnya sendiri dengan bantuan segmen DNA mobil virus - retrotransposon.

Meskipun hal yang paling menarik adalah bahwa dengan hilangnya fungsi infeksi oleh retrovirus tertentu, virus-virus ini dengan cepat meningkatkan representasinya dalam genom, yang hasilnya adalah dominasi materi genetik virus dalam DNA mamalia.

Dengan membandingkan genom yang berbeda, para peneliti merangkum keserbagunaan fenomena ini: hilangnya daya infeksi mengakibatkan peningkatan 30 kali lipat dalam jumlah materi virus.

Apakah retrovirus endogen berbahaya bagi kesehatan?

Virus mampu mengatasi tugas penyebaran gennya sendiri dengan sempurna, setelah terdaftar dalam DNA manusia sebagai penumpang tanpa menyebabkan kerusakan pada transportasi. Bagi pemiliknya, dalam kebanyakan kasus, virus tidak bersifat patogen, tidak menular, tidak membentuk partikel virion, dengan kata lain, tidak menginfeksi siapa pun, dan berada di bawah kendali regulasi transkripsi DNA seluler.

Jika dilihat dari sudut pandang lain, ada bukti bahwa beberapa retrovirus endogen (seperti beberapa retrovirus eksogen yang menyebabkan, misalnya, sarkoma Rous, limfoma, dan mielopati) memiliki potensi onkogenik dan memiliki peluang besar untuk merangsang perkembangan kanker, meskipun apa yang memicu proses yang memaksa tubuh menanggung risiko tersebut masih belum jelas. Studi tentang virus "fosil" dalam genom kita baru saja dimulai, jadi penemuan paling informatif yang memaksa kita untuk melihat tubuh kita dari sudut pandang yang sama sekali berbeda masih akan datang.