Пандемии могут возникать везде, где популяции животных или людей достаточно велики, и они не ограничиваются современной эпохой. Йохан Якобссон, профессор молекулярной нейрогенетики Лундского университета, считает, что вирус может вызвать изменение последовательности ДНК у всей популяции.
«Вирус, который мы изучали, поражал только шимпанзе. Однако генетический код человека и шимпанзе во многом схож. Поэтому важно понимать различия в регуляции генов. Наши результаты показывают, что один ген, LINC00662, играет важную роль в раннем развитии человеческого мозга», — говорит Йохан Якобссон.
Это, добавляет ученый, помогает понять, как регуляция генов может защищать мозг или, наоборот, наносить ему вред. В исследовании, опубликованном в Science Advances, ученые обнаружили, что древний вирусный остаток в геноме шимпанзе подавляет активность гена LINC00662. Этот же ген активен у людей и играет важную роль в раннем развитии мозга. Остатки вируса принадлежат так называемому эндогенному ретровирусу PTERV1 — вирусу, который заразил популяцию шимпанзе миллионы лет назад. Генетический материал вируса PTERV1 остался в геноме и с тех пор передавался из поколения в поколение.
Исследователи обнаружили, что PTERV1 реплицируется во многих участках ДНК шимпанзе и что эти вирусные последовательности систематически подавляются с помощью процесса, известного как метилирование, — механизма, определяющего, какие гены активны, а какие нет.
Чтобы выяснить, как вирусные остатки влияют на развитие мозга, исследователи использовали стволовые клетки человека и шимпанзе для создания органоидов мозга. Эти трехмерные миниатюрные органы напоминают настоящую мозговую ткань и могут демонстрировать некоторые особенности раннего развития мозга. Сравнение органоидов показало, что ген LINC00662 был активен в моделях человеческого мозга, но полностью подавлялся в моделях мозга шимпанзе.
Чтобы проверить, действительно ли в этом виноват вирус, исследователи использовали инструмент редактирования генов CRISPR-Cas9, чтобы удалить последовательность вирусной ДНК из клеток шимпанзе. После удаления вирусного фрагмента ген снова начал экспрессироваться. Это показывает, что именно вирусная вставка отвечает за отключение гена у шимпанзе.
Исследователи также изучили предполагаемую функцию этого гена у людей. Когда они использовали CRISPR для подавления LINC00662 в органоидах человеческого мозга, это привело к снижению активности генов, участвующих в развитии нервных клеток и формировании связей между ними.
Полученные результаты подтверждают мнение о том, что люди и наши ближайшие родственники отличаются не только набором генов, но и тем, какие гены у них активны. Далее исследователи изучат, могли ли другие остатки вирусов оказывать аналогичное влияние на эволюцию мозга и связаны ли такие последовательности ДНК с заболеваниями мозга.
[Фото: magnific / сгенерировано ИИ]
