Humans ohne hätte es sie nicht gegeben Viren weil virales Protein eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von spielt human Embryo. Manchmal stellen sie jedoch eine existenzielle Bedrohung in Form von Krankheiten dar, wie im Fall der aktuellen COVID-19-Pandemie. Ironisch, Viren machen etwa 8 % unseres Genoms aus, das im Laufe der Evolution erworben wurde, was uns „praktisch zu einer Chimäre“ macht.
Das berüchtigtste und schrecklichste Wort des Jahres 2020 ist ohne Zweifel 'Virus'. Der Roman Coronavirus ist verantwortlich für die aktuelle beispiellose COVID-19-Krankheit und einen beinahe Zusammenbruch der Weltwirtschaft. All dies wird durch ein winziges Teilchen verursacht, das nicht einmal als "vollständig" angesehen wird, da es sich außerhalb des Wirts in einem nicht funktionsfähigen Zustand befindet, während es sich nur nach der Infektion des Wirts im Inneren verewigt. Überraschender und schockierender ist die Tatsache, dass die Menschen tragen seit jeher die viralen „Gene“ und derzeit machen virale Gene etwa 8 % davon aus human Genom (1). Um das ins rechte Licht zu rücken: nur ~1 % human Das Genom ist funktionell aktiv und verantwortlich für die Herstellung von Proteinen, die bestimmen, wer wir sind.
Die Geschichte der Beziehung zwischen Menschen und Viren begann vor 20-100 Millionen Jahren, als unsere Vorfahren infiziert wurden Viren. Jede endogene Retrovirus-Familie geht auf eine einzelne Infektion der Keimbahnzellen durch ein exogenes Retrovirus zurück, das sich nach der Integration in unseren Vorfahren ausdehnte und weiterentwickelte (2). Auf die Vermehrung folgte die horizontale Übertragung von den Eltern auf die Nachkommen, und heute sind diese viralen Genome in unsere DNA eingebettet human endogene Retroviren (HERVs). Dies ist ein kontinuierlicher Prozess und kann sogar gerade stattfinden. Im Laufe der Evolution erwarben diese HERVs Mutationen und stabilisierten sich im human Genom und verloren ihre Fähigkeit, die Krankheit zu verursachen. Das Endogene Retroviren sind nicht nur vorhanden in Menschen sind aber in allen lebenden Organismen allgegenwärtig. Alle diese endogenen Retroviren, gruppiert in drei Klassen (Klasse I, II und III), die bei verschiedenen Tierarten vorkommen, weisen eine phylogenetische Verwandtschaft auf, die auf ihrer Sequenzähnlichkeit (3) basiert, wie in der Abbildung unten dargestellt. HERVs gehören zur Klasse-I-Gruppe.
Von den verschiedenen eingebetteten Retroviren, die in der human Das Genom, ein hier erwähnenswertes klassisches Beispiel, ist das eines retroviralen Proteins, das ein hoch fusogenes Hüllprotein namens Syncytin ist (5), dessen ursprüngliche Funktion im Virus bestand darin, mit Wirtszellen zu verschmelzen, um eine Infektion auszulösen. Dieses Protein wurde nun angepasst Menschen zur Bildung einer Plazenta (Verschmelzung von Zellen zu mehrkernigen Zellen), die dem Fötus nicht nur während der Schwangerschaft Nahrung von der Mutter liefert, sondern den Fötus aufgrund der immunsuppressiven Natur des Syncytin-Proteins auch vor dem Immunsystem der Mutter schützt. Dieses spezielle HERV hat sich als vorteilhaft für die Erkrankung erwiesen human Rasse, indem sie ihre Existenz definiert.
HERVs sind auch daran beteiligt, dem Wirt eine angeborene Immunität zu verleihen, indem sie weitere Infektionen verhindern Viren oder Verringerung der Schwere der Erkrankung bei erneuter Infektion mit ähnlichen Erkrankungen Viren. Eine Übersicht von Katzourakis und Aswad (2016) aus dem Jahr 6 beschreibt dies als endogen Viren können als regulatorische Elemente für Gene fungieren, die die Immunfunktion steuern, und so zur Entwicklung der Immunität führen. Im selben Jahr zeigten Chuong et al. (7), dass bestimmte HERVs als regulatorische Verstärker wirken, indem sie die Expression von IFN (Interferon)-induzierbaren Genen modulieren und so für eine angeborene Immunität sorgen. HERV-Expressionsprodukte können auch als Pathogen-assoziierte molekulare Muster (PAMPs) wirken und die zellulären Rezeptoren aktivieren, die für die erste Verteidigungslinie des Wirts verantwortlich sind (8-10).
Ein weiterer interessanter Aspekt von HERVs ist, dass einige von ihnen Insertionspolymorphismen aufweisen, dh aufgrund von Insertionsereignissen sind im Genom unterschiedliche Kopienzahlen vorhanden. Eine Studie mit 20 Probanden verschiedener ethnischer Gruppen zeigte bei allen Probanden Insertionspolymorphismusmuster zwischen 0-87% (11). Dies kann Auswirkungen auf die Entstehung von Krankheiten durch die Aktivierung bestimmter Gene haben, die ansonsten stumm sind.
Bestimmte HERVs sind auch mit der Entwicklung von Autoimmunerkrankungen wie Multipler Sklerose assoziiert (12). Unter normalen physiologischen Bedingungen wird die HERV-Expression stark reguliert, während unter pathologischen Bedingungen aufgrund von Veränderungen in der äußeren/inneren Umgebung hormonelle Veränderungen und/oder mikrobielle Interaktionen eine Fehlregulation der HERV-Expression verursachen können, die zu Krankheiten führt.
Die oben genannten Merkmale von HERVs legen nahe, dass nicht nur ihre Anwesenheit in human Genom ist unvermeidlich, aber sie besitzen die Fähigkeit, die Homöostase des Immunsystems entweder durch Aktivierung oder Unterdrückung zu regulieren und dadurch unterschiedliche Wirkungen (von vorteilhaft bis zur Entstehung einer Krankheit) beim Wirt hervorzurufen.
Die COVID-19-Pandemie wird auch durch ein Retrovirus SARS-nCoV-2 verursacht, das zur Familie der Influenza gehört, und es könnte plausibel sein, dass im Laufe der Evolution Genome mit dieser Familie verwandt wurden Viren wurde in die integriert human Genom und liegen nun als HERVs vor. Es wird vermutet, dass diese HERVs, wie oben erwähnt, bei Menschen unterschiedlicher ethnischer Zugehörigkeit unterschiedliche Polymorphismen aufweisen könnten. Diese Polymorphismen können in Form einer unterschiedlichen Kopienzahl dieser HERVs und/oder des Vorhandenseins oder Fehlens von Mutationen (Veränderungen in der Genomsequenz) auftreten, die sich über einen bestimmten Zeitraum angesammelt haben. Diese Variabilität der integrierten HERVs könnte eine Erklärung für die unterschiedlichen Sterblichkeitsraten und den Schweregrad der COVID-19-Erkrankung in verschiedenen von der Pandemie betroffenen Ländern liefern.
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References:
1. Griffiths DJ 2001. Endogene Retroviren in der human Genomsequenz. Genombiol. (2001); 2(6) Rezensionen 1017. DOI: https://doi.org/10.1186/gb-2001-2-6-reviews1017
2. Boeke, JD; Stoye, JP (1997). „Retrotransposons, endogene Retroviren und die Evolution von Retroelementen“. Im Sarg, JM; Hughes, SH; Varmus, HE (Hrsg.). Retroviren. Cold Spring Harbor Laborpresse. PMID 21433351.
3. Vargiu L, et al. Klassifizierung und Charakterisierung von human endogene Retroviren; Mosaikformen sind häufig. Retrovirologie (2016); 13: 7. DOI: 10.1186 / s12977-015-0232-y
4. Classes_of_ERVs.jpg: Jern P, Sperber GO, Blomberg J (Ableitungswerk: Fgrammen (Vortrag)), 2010. Online verfügbar unter https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Classes_of_ERVs.svg Zugriff am 07. Mai 2020
5. Blond, JL; Lavillette, D; Cheynet, V; Bouton, O; Oriol, G; Chapel-Fernandes, S; Mandrandes, S; Mallet, F; Cosset, FL (7. April 2000). „Ein Hüllglykoprotein der human endogene Retrovirus HERV-W wird in der menschlichen Plazenta exprimiert und fusioniert Zellen, die den Säugetier-Retrovirus-Rezeptor Typ D exprimieren.“ J. Virol. 74 (7): 3321–9. DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.74.7.3321-3329.2000.
6. Katzourakis A und Aswad A. Evolution: Endogen Viren Bieten Sie Abkürzungen für die antivirale Immunität. Aktuelle Biologie (2016). 26: R427-R429. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.072
7. Chuong EB, Elde NC und Feschotte C. Regulatorische Evolution der angeborenen Immunität durch Kooption endogener Retroviren. Wissenschaft (2016) Bd. 351, Ausgabe 6277, S. 1083-1087. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad5497
8. Wolff F, Leisch M, Greil R, Risch A, Pleyer L. Das zweischneidige Schwert der (Re-)Expression von Genen durch hypomethylierende Agenzien: von der viralen Mimikry bis zur Nutzung als Priming Agent für die gezielte Immun-Checkpoint-Modulation. Zellkommunikationssignal (2017) 15:13. DOI: https://doi.org/10.1186/s12964-017-0168-z
9. Hurst TP, Magiorkinis G. Aktivierung der angeborenen Immunantwort durch endogene Retroviren. J Gen Virol. (2015) 96:1207–1218. DOI: https://doi.org/10.1099/vir.0.000017
10. Chiappinelli KB, Strissel PL, Desrichard A, Chan TA, Baylin SB, Correspondence S. Die Hemmung der DNA-Methylierung verursacht eine Interferon-Antwort bei Krebs über dsRNA, einschließlich endogener Retroviren. Zelle (2015) 162: 974–986. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.07.011
11. Mehrab G, Sibel Y, Kaniye S, Sevgi M und Nermin G. Menschlich endogen Retrovirus-H-Insertionsscreening. Molekulare Medizinberichte (2013). DOI: https://doi.org/10.3892/mmr.2013.1295
12. Gröger V und Cynis H. Humane endogene Retroviren und ihre mutmaßliche Rolle bei der Entwicklung von Autoimmunerkrankungen wie Multiple Sklerose. Mikrobiol. (2018); 9: 265. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00265
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