Đã tìm ra lý do tại sao 10% bộ gen người được tạo thành từ gen retrovirus

Các nhà virus học đã xác định được cơ chế cho phép retrovirus sao chép hiệu quả trong hàng triệu năm như một phần của DNA động vật có vú.

Nhiệm vụ chính của virus được coi là truyền gen của chính chúng cho các thế hệ sau. Trong nỗ lực sinh sản bằng mọi giá - tất cả các loại virus đều không khác gì các sinh vật sống khác, bao gồm cả con người.

Sự khác biệt nằm ở tính đơn giản đặc biệt của cấu trúc virus, được thu gọn thành một phân tử - chất mang bộ gen, RNA virus, DNA hoặc trong một số biến thể là sự kết hợp của chúng. Một sự khác biệt khác của virus nằm ở trạng thái kép của virus - trạng thái ngoại bào "chết" của các hạt virus hoặc virion, hầu như không có hoạt động độc lập và trạng thái "sống", khi virus xâm nhập vào tế bào chủ và bắt đầu nhân lên, tích hợp vào cơ chế phiên mã DNA của tế bào.

Tuy nhiên, gần đây, với việc phát hiện ra các loại retrovirus nội sinh, người ta phát hiện ra rằng một số loại virus có thể không có giai đoạn virion.

Những loại virus này truyền gen của chúng cho các thế hệ sau mà không vượt ra ngoài tế bào (do đó có tên là nội sinh, hay nói cách khác là nội gen), và chương trình di truyền của chúng, được tích hợp vào DNA của tế bào, được coi là một phần không thể thiếu của bộ gen vật chủ.

Hiện nay người ta đã xác định được rằng khoảng 8–10% bộ gen người bao gồm trình tự nucleotide của các loại retrovirus đã lây nhiễm cho tổ tiên tiến hóa của chúng ta cách đây hàng chục triệu năm.

Nói cách khác, một phần mười DNA của con người bao gồm các gen retrovirus có tuổi đời lên đến vài triệu năm (“retro” có nghĩa là các loại virus này sử dụng cơ chế phiên mã ngược để sao chép bộ gen của chính chúng: đầu tiên, enzyme phiên mã ngược của virus bắt đầu tổng hợp một chuỗi DNA trên RNA của virus, sau đó tổng hợp chuỗi thứ hai trên chuỗi này, và sau đó DNA của virus này, sau khi xâm nhập vào màng nhân của tế bào, được đưa vào tế bào chủ và hoạt động như một chất nền để tổng hợp RNA của virus bởi tế bào chủ).

Các nhà nghiên cứu từ Viện Oxford, cùng với Trung tâm nghiên cứu AIDS Aarano Diamond (New York, Hoa Kỳ) và Viện Rega (Bỉ), đã quyết định tìm hiểu cơ chế mà các loại retrovirus cổ đại có thể tự đăng ký vào gen của chúng ta với số lượng lớn.

Để đạt được mục đích này, họ đã nghiên cứu bộ gen của 38 loài động vật có vú. Từ những bộ gen này, họ đã phân lập các vùng chứa trình tự nucleotide retrovirus và sau đó so sánh chúng trong silico (nói cách khác là trong silicon, sử dụng các phương pháp toán học máy tính chuyên dụng) để tìm ra điểm giống, khác nhau và vị trí của chúng trong vùng DNA của virus.

Như phân tích đã chỉ ra, một loại retrovirus nội sinh nhất định đã mất gen env, gen chịu trách nhiệm sản xuất protein giúp virus xâm nhập vào tế bào, tại một thời điểm nào đó trong quá trình tiến hóa của chúng.

Việc mất khả năng lây nhiễm cho các tế bào khác không có nghĩa là mất khả năng tự sao chép, chỉ là lúc này toàn bộ vòng đời của vi-rút bắt đầu di chuyển bên trong tế bào vật chủ song song với vòng đời của chính nó với sự trợ giúp của các phân đoạn DNA di động của vi-rút - retrotransposon.

Mặc dù điều thú vị nhất là khi một số loại retrovirus mất đi chức năng truyền nhiễm, các loại virus này nhanh chóng gia tăng sự hiện diện của chúng trong bộ gen, kết quả là vật liệu di truyền của virus chiếm ưu thế trong DNA của động vật có vú.

Bằng cách so sánh các bộ gen khác nhau, các nhà nghiên cứu đã tóm tắt tính linh hoạt của hiện tượng này: việc mất khả năng lây nhiễm dẫn đến lượng vật chất virus tăng gấp 30 lần.

Liệu retrovirus nội sinh có nguy hiểm cho sức khỏe không?

Virus hoàn thành nhiệm vụ phát tán gen của chính chúng một cách hoàn hảo, đã đăng ký trong DNA của con người như những hành khách mà không gây thiệt hại cho quá trình vận chuyển. Đối với chủ sở hữu, trong hầu hết các trường hợp, chúng không gây bệnh, không lây nhiễm, không tạo thành các hạt virion, nói cách khác, không lây nhiễm cho bất kỳ ai và hiện diện dưới sự kiểm soát điều tiết của quá trình phiên mã DNA tế bào.

Nhìn từ một góc độ khác, có bằng chứng cho thấy một số retrovirus nội sinh (giống như một số retrovirus ngoại sinh gây ra, ví dụ, sarcoma Rous, u lympho và bệnh tủy) có khả năng gây ung thư và có mọi khả năng kích thích sự phát triển của ung thư, mặc dù điều gì kích hoạt các quá trình buộc cơ thể phải trả những rủi ro như vậy vẫn chưa rõ ràng. Nghiên cứu về các loại virus "hóa thạch" trong bộ gen của chúng ta chỉ mới bắt đầu, vì vậy những khám phá mang tính thông tin nhất buộc chúng ta phải nhìn nhận cơ thể mình từ một góc độ hoàn toàn khác vẫn còn ở phía trước.