Доктор Андреа Шорн, доцент Cold Spring Harbor Laboratory в Нью-Йорке, посвятила свои исследования одному из этих древних вирусов. Он называется транспозируемым элементом (TE) или транспозоном. Это кусочек ДНК, который может перемещаться по геному и влиять на работу других генов. Транспозоны бывают разных типов, но доктор Шорн интересуется одним из самых старых и распространенных — ретровирусным транспозоном.
Ретровирусный транспозон — потомок древнего ретровируса, такого как ВИЧ или гепатит Б. Ретровирусы используют РНК вместо ДНК для хранения своей генетической информации. Когда они заражают клетку, они копируют свою РНК в ДНК с помощью специального фермента — обратной транскриптазы. Затем они встраивают свою ДНК в геном клетки и заставляют ее производить новые копии вируса.
Однако иногда ретровирусы не могут выйти из клетки и остаются в ней навсегда. Если это происходит с клетками половых желез, то ретровирусная ДНК может передаваться потомкам по наследству. Таким образом, ретровирус становится частью генома организма и превращается в ретровирусный транспозон.
Доктор Шорн изучает один из таких ретровирусных транспозонов, который называется LTR5_HS. Он активен почти у всех позвоночных животных, кроме рыб. Он интересен тем, что он может активироваться не только на ранних стадиях развития организма, но и при стрессе или болезни. Когда он активируется, он может перемещаться по геному и менять его структуру и функцию.
Изучение транспозонов и ретровирусов открывает множество вопросов о происхождении нашей ДНК и ее функциях. За долгие годы эволюции организмы приняли гены ретровирусов и они стали неотъемлемой частью нашей генетической информации. Это произошло по принципу похожему на игрушку «Lego»: в начале куски могли перемещаться, но со временем они стали неотъемлемой частью нашей генетической инфраструктуры. Теперь они необходимы нам, но мы должны уметь их контролировать и управлять
— Андреа Шорн.
Это может быть как полезно, так и опасно для организма. С одной стороны, ретровирусный транспозон может вызвать мутации или рак. С другой — может помочь организму адаптироваться к новым условиям или защититься от других вирусов. Например, доктор Шорн обнаружила, что LTR5_HS играет важную роль в развитии плаценты у млекопитающих.
Шорн также изучает, как клетка может распознавать и регулировать активность ретровирусных транспозонов. Она обнаружила, что клетка использует специальные молекулы РНК, которые называются передающей РНК (tRNA). Это одна из самых древних молекул, которая появилась еще до ДНК и необходима для синтеза белков. Оказывается, что клетка разрезает tRNA на маленькие кусочки и использует их для поиска и подавления ретровирусных транспозонов.
Один из главных вопросов, которые задают ученым, связан с тем, почему эти древние ретровирусы все еще присутствуют в геноме. Они считают, что это связано с тем, что эти элементы оказались чрезвычайно полезными для организмов. В процессе эволюции они смогли проникнуть в геном клеток следующего поколения и унаследоваться снова и снова. Это привело к тому, что организмы зависят от этих элементов для выполнения важных функций
— Андреа Шорн.
Исследования древних ретровирусов и транспозонов открыли новую главу в изучении происхождения и функций нашей ДНК. Они позволяют понять, как наш геном эволюционировал и как он взаимодействует с вирусами. Это открывает новые перспективы в области медицины и здоровья, так как позволяет разработать новые стратегии для повышения результатов беременности и борьбы с инфекциями, такими как ВИЧ.
Таким образом, исследования доктора Шорн подтверждают, что наша ДНК имеет древнее, нечеловеческое происхождение и содержит элементы, которые играли критическую роль в нашей эволюции. Они свидетельствуют о важности изучения наших генетических компонентов, чтобы понять, как они взаимодействуют и как их регулировать. Эти открытия могут иметь крупные последствия для различных областей науки и медицины.
