Гены ретровирусов защищают мозг млекопитающих от новых патогенов 

Многие вирусы — от обычного вируса гриппа и SARS-CoV-2, вызывающего коронавирусную инфекцию Covid-19, до ВИЧ, — несомненно, оказывают большое влияние на повседневную жизнь человека, буквально выводят его из привычного ритма на несколько дней или недель, а иногда и на всю оставшуюся жизнь. Однако ряд вирусов, поразивших, но не убивших наших предков миллионы лет назад, оставили куда более серьезный след в виде своей ДНК в геноме как человека, так и других млекопитающих.

Впоследствии эти вирусные гены изменялись и эволюционировали, приобретая со временем совершенно новые функции, полезные уже для организма хозяина. Таким образом эндогенные ретровирусы, чья ДНК встроилась в организм хозяина и перестала проявлять патогенные эффекты, превращаются в ретротранспозоны — участки генома, способные многократно копировать сами себя и встраиваться обратно в геном, но уже в новом месте.

Порой такие ретротранспозоны выполняют крайне важные функции в организме хозяина — от формирования, поддержания и эндокринной регуляции плаценты млекопитающих, до участия в развитии мышц плода/новорожденного и регуляции функций головного мозга. В новой работе коллектив ученых из Японии выявил функцию еще пары ретротранспозонов — RTL5 и RTL6. О результатах исследования авторы рассказали в статье, опубликованной в журнале Development.

Изученные ретротранспозоны есть у всех плацентарных млекопитающих и очень похожи на гены современных ретровирусов, из-за чего и возникло предположение о вирусной природе этих участков ДНК. Исследователи были уверены, что RTL5 и RTL6 должны обладать достаточно важной для млекопитающих функцией, чтобы сохраниться в их геноме на протяжении нескольких десятков миллионов лет. Для определения функций этих генов авторы исследования выяснили, в каких клетках и при каких обстоятельствах активны эти гены, а также какие белки они кодируют. 

На примере мышей ученые показали, что RTL5 и RTL6 активно экспрессируются в клетках микроглии головного мозга. Эти клетки играют важную роль в формировании нейронных сетей мозга, поддержании контактов между нейронами и борьбе с патогенами, по какой-то причине преодолевшими гематоэнцефалический барьер. 

Причем микроглия с активным RTL5 реагировала на вирусную инфекцию, тогда как активность RTL6 позволяла клеткам микроглии бороться с бактериальной инфекцией.

Более того, удаление этих генов сделало клетки микроглии беспомощными против вирусных и бактериальных инфекций, что говорит о решающей роли ретротранспозонов в поддержании стерильности мозга плацентарных млекопитающих, в том числе человека. В дальнейшем авторы статьи предлагают обратить больше внимания на гены приматов и человека, приобретенные от ретровирусов, чтобы, возможно, лучше понять нашу эволюцию.