Вирусы в геноме человека

Интересные и смешные факты, истории, статьи, flash-игры и ролики, тесты.

Модератор: Lidia-Lada

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

dr. Doom
Гомункулус
Гомункулус
Аватара пользователя
 
Профиль
Сообщения: 7803
Зарегистрирован:
14 авг 2007, 12:46
Откуда: Arkham
Пол: Мужской
Блог: Перейти к блогу (0)
Reputation point: 631

Вирусы в геноме человека

Новое сообщение dr. Doom » 11 мар 2011, 18:14 |

Медицинская газета № 24 — 4 апреля 2001 г.
Ретровирусы - тайные резиденты генома

Почему у человека всего 30 тыс. генов?
Недавний триумф генетиков, а именно опубликование в журналах "Science" и "Nature" значительной части (около 90 проц.) последовательности генома человека, вызвал удивление. Количество генов человека оказалось меньше ожидаемого. У червяка их 19 тыс., у дрозофилы - 13,5 тыс., у растения арабидопсис - 25 тыс., а у нас - всего 30 тыс. И такая ничтожная разница отделяет Homo sapiens от червяка?! Неужели слова писателя о "твари дрожащей" не столь уж иносказательны? Но не всегда дело в количестве, говорит наш собеседник директор Института молекулярной генетики РАН академик РАН Евгений СВЕРДЛОВ.

Слово в защиту
На самом деле сложность организма определяется не только количеством генов, но и тем, как они регулируются, сколько функций выполняют. Существует гипотеза (на мой взгляд, очень обоснованная), что по мере эволюции, возрастания сложности организма увеличивалось число "обязанностей", выполняемых одним и тем же геном. А для этого он должен был приобретать массу новых функций.
Допустим, один и тот же ген может работать не только в мозгу, а одновременно еще и в почках, печени, легких. Так, есть ген, который у мыши работает только в поджелудочной железе, а у человека - еще и в головном мозгу. Такое увеличение нагрузки на один ген приводит к усложнению системы: 10 генов, выполняющих 10 функций, и 10 генов с 1000 обязанностями - вещи разные.
Увеличение числа функций может происходить по-разному - путем изменения самого гена или с помощью изменения способов его регуляции. Общая эволюционная концепция придерживается того, что главным орудием поступательного развития было все-таки изменение способов регуляции генов, а не их самих. Если такую гипотезу не принять, многие вещи становятся необъяснимыми. Допустим, человек и шимпанзе по генам похожи на 98 проц., но имеют громадные различия, видимые невооруженным взглядом. Такое несоответствие между очень похожими геномами и очень разными внешними признаками говорит о том, что, по-видимому, очень небольшие различия в геномах могут вызывать очень сильные фенотипические различия. Вот тогда и рождается гипотеза о главной роли способов регуляции генов в эволюции. Незначительные изменения регуляции могут иметь очень серьезные последствия для фенотипа, как закон для общества или изменение дорожного знака на перекрестке.
Сама концепция определяющей роли регуляции в эволюции четкая, вопрос лишь в том, что звучит она слишком общо. Да, постулаты имеют большое значение, но их необходимо конкретизировать. Как, какими путями может меняться эта регуляция? Мы предвидим много вариантов, один из них связан с ретровирусами.
Каждый ген состоит из двух частей: сам ген и его управляющий механизм - та регуляторная система, которая определяет, где, в каких тканях организма, с какой скоростью ген работает, как ведут себя его продукты. Эта управляющая система устроена очень сложно, и она тем "заковыристее", чем сложнее организм. В нее входит множество разных элементов, с которыми взаимодействует огромное число белков, и именно благодаря этой управляющей системе организм правильно реагирует на изменение внешней среды. Скажем, повышается температура - тут же с поверхности клеток идет сигнал внутрь их. И это не просто сигнал: образуется целая цепочка белков, которая с поверхности клетки двигается в ее ядро, к управляющим элементам гена. При этом белки узнают свои управляющие элементы, с ними связываются и либо включают тот ген, который должен начать работать в ответ на повышение температуры, либо, наоборот, выключают его.
Такие сигналы поступают как извне, так и изнутри, и все они действуют через различные белковые комплексы, взаимодействующие с регуляторными элементами. У человека десятки тысяч сложнейших регуляторных элементов, которые зачастую гораздо большего размера, чем сам ген, и работают намного сложнее. Это как телевизор: ген схож с экраном, а регуляторная система - вся остальная "начинка". Уже у дрожжей она сложна, у червяка существенно сложнее, а у млекопитающих сложность возрастает до невероятности.

Пришельцы из прошлого
Но что позволяет этой регуляторной системе усложняться в процессе эволюции? В нашей лаборатории мы рассматриваем один из многих вариантов. Как известно, человек постоянно находится в контакте с вирусами, они его заражают, а некоторые из них - ретровирусы - способны, как пришельцы извне, проникать и встраиваться в наш геном, становясь его вечными обитателями. Наиболее яркий пример - вирус СПИДа, потому-то с ним трудно бороться: встроившись в клетку, он навсегда ее заражает, и убрать его можно, лишь уничтожив саму клетку.
За множество веков каких только не случалось инфекций. Это привело к тому, что в геноме человека осели и передаются по наследству десятки, а то и сотни тысяч остатков ретровирусов. Сейчас, когда появилась структура генома, оказалось, что целых 7 проц. нашего генома занимают эти пришельцы. Мы храним следы эпидемий - ретровирусные геномы, ставшие частями нашего.
Известно, что ретровирусы, как и любая другая полуживая система, начинают функционировать только после проникновения в клетку человека или животного. До этого они представляют собой не организм, а некий молекулярный комплекс с нуклеиновыми кислотами, белками и т.д. И у ретровирусов есть свои гены, правда, их мало - от 3 до 9, а также регуляторные элементы - так называемые длинные концевые повторы: они управляют деятельностью вирусных генов, но в то же время обладают всеми свойствами регуляторных элементов того организма, куда вирус встраивается.
Если ретровирус "утвердился" в регуляторной области какого-то гена человека, он может кардинально изменить его регуляцию, вызвав экспрессию и функционирование в другой ткани. Классический пример: внедрение одного из ретровирусов привело к тому, что ген, функционирующий у всех млекопитающих в панкреатической железе, у приматов и человека стал работать и в поджелудочной, и в слюнной железе.

Стабильность - мать порядка. А изменчивость?
Итак, теоретически все просто: ретровирусный регуляторный элемент внедряется в регуляторную область какого-то гена, изменяя его функции, и это уже эволюционно значимое событие. Но эволюция и организмы тем и отличаются, что они чрезвычайно стабильны и сопротивляются таким внедрениям: у них есть масса механизмов по инактивированию ретровирусов. Иначе бы на Земле не было ни одного схожего организма. Поэтому большая часть этих вирусов не работает, а просто присутствует.
Тем не менее эта общая концепция имеет исключения, число которых уже выросло до десятков. К тому же никто никогда систематически не исследовал ни сами ретровирусы, ни их поведение в геноме. Мы этот недостаток пытаемся компенсировать.
Находя в геноме остаток ретровируса, мы смотрим, какие рядом с ним есть гены и как это соседство сказывается на регуляции этих генов. По нашим оценкам, не менее 10 проц. ретровирусов каким-то образом функционирует, причем эта деятельность меняется. Допустим, возникает раковая опухоль, и ретровирусы в геноме тут же меняют свое поведение. Что это, причина или следствие? Мы не знаем, но сам факт сомнений не вызывает.
Ретровирусы могут поставлять свои гены организму: известны случаи, когда потомство мышей, инфицированных ретровирусами, было устойчиво к аналогичной инфекции. Это не иммунитет на лично пережитую когда-то инфекцию, а наследственный признак, появляющийся и передающийся из поколения в поколение, когда вирус внедрен в геном. Данный феномен, скорее всего, возник в процессе эволюции. Ведь изначально ничего не закладывается, иначе надо говорить о существовании высшего существа, а сама структура генома устроена так нелепо, что мне, например, трудно поверить, что его сотворило нечто разумное.
По одной моей гипотезе, опубликованной недавно в журнале "BioEssays", наши далекие предки-приматы 30 млн лет назад были очень чувствительны к ретровирусным инфекциям, подавляющее число которых именно тогда и внедрилось в геном. Во время эпидемий большая часть приматов вымирала, но остальные становились устойчивыми к этим вирусам. Однако это только гипотеза. Тем не менее замечу, 500-1000 лет назад, вероятно после эпидемии, возникла одна из генетических мутаций, приведшая к устойчивости к ВИЧ-инфекции. Благодаря ей сегодня примерно 1-2 проц. европейцев устойчивы (а не иммунны) к СПИДу. И вполне вероятно, что число таких невосприимчивых к ВИЧ будет возрастать - можно же себе представить, что остальные просто вымрут, а выживут лишь эти 1-2 проц. и их потомки.

Бомба замедленного действия
Но дело не только в эволюции. Ретровирусы, сидящие в нашем геноме, уже сами по себе - бомба замедленного действия. Ведь внезапно может возникнуть вспышка их активности, и на свет появится нечто, подобное СПИДу. Особенно опасны ксенотрансплантации (пересадка органов животных человеку), и неспроста их так опасаются многие ученые: у свиньи тоже есть свои ретровирусы, которые могут начать взаимодействовать с "коллегами" из генома человека и породить совершенно новые вирусы, способные вызвать эпидемии.
С другой стороны, уже имеющиеся в нашем геноме ретровирусы могут стать поставщиками материала для новых, инфицирующих человека сегодня. Если говорить о ВИЧ, он состоит из нескольких генов, которые кодируют ферменты, в том числе протеиназу, необходимую вирусу для функционирования. И один из подходов борьбы со СПИДом - препараты, подавляющие протеиназу. Но оказывается, ретровирусы, сидящие в нашем геноме, способны поставлять свои протеиназы вирусу иммунодефицита, помогая ему таким образом избежать действия лекарств.
И в этом ключе наша деятельность уже не строго фундаментальная, но имеет практическое значение: если мы поймем, как ретровирусы, эти резиденты генома, остатки былых инфекций, функционируют сегодня, то станет ясно, какая опасность в них заключена, как ее предотвращать и как их использовать для борьбы с нынешними ретровирусными инфекциями.
The world is teeming with unnecessary people.
It's god's decision that I fight.
As a knight of honour.
As a protector of the seal.
I sacrifice myself to the blood of criminals.

Wer mit Ungeheuern kämpft, mag zusehn, dass er nicht dabei zum Ungeheuer wird. Und wenn du lange in einen Abgrund blickst, blickt der Abgrund auch in dich hinein.

TROODON
Dark Guard
Dark Guard
Аватара пользователя
 
Профиль
Сообщения: 2127
Зарегистрирован:
19 сен 2006, 17:38
Откуда: ПБ15
Пол: Мужской
Блог: Перейти к блогу (0)
Reputation point: 750

Новое сообщение TROODON » 07 авг 2011, 13:56 |

dr. Doom, о боже! Ты наконец-то это узнал!
С добрым утром, уважаемый.

Давай я за тебя поясню всё то многообразие терминов, которым ты хочешь объяснить эту действительно интересную тему.
Так вот, вирус — одно из самых удивительных изобретений природы.
Смысл жизни вируса, является "взлом" генетической информации заражаемой клетки, после "взлома" клетка впускает в себя вирус, после чего он начинает всё подстраивать под себя. В итоге конечный смысл жизни вируса, стать симбиозом с клеткой, не нарушая её работы.
Поэтому одни вирусы бушевавшие скажем тысячи лет назад нам не страшны сейчас.

А за более, чем 60 миллионов лет эволюции млекопитающих (я уж не говорю о более ранних формах), вполне логично, что в нас с вами достаточно генетической информации вирусов (слышал цифру о 30%).

Одно из самых интересных мнений, что эволюция жизни, связанна в первую очередь с укоренением в животном генетической информации вирусов, а лишь потом с приспосабливанием к окружающему миру.
Everyone else must fail.

Lidia-Lada
Аномалия
Аномалия
Аватара пользователя
 
Профиль
Сообщения: 2624
Зарегистрирован:
16 май 2009, 19:54
Откуда: Львов, Украина
Пол: Женский
Блог: Перейти к блогу (51)
Reputation point: 113

Новое сообщение Lidia-Lada » 26 авг 2011, 20:24 |

TROODON, устное предупреждение за излишнюю "вежливость".
Чеширский Кот писал(а):Некоторые не видят выход, даже если найдут. Другие же просто не ищут...

Изображение

Скрытый текст: [Показать]
Посеешь поступок - пожнешь привычку, посеешь привычку - пожнешь характер, посеешь характер - пожнешь судьбу.
NULLA REGULA SINE EXCEPTIONE лат. — нет правил без исключения. Сенека.
HUMANUM ERRARE EST лат. — человеку свойственно ошибаться.
...часы также полезны для интелекта, как и фотография кислорода для тонущего...
В твоей правде есть вымысел, а в твоём вымысле тоже есть правда. Чтобы узнать правду, надо быть готовым потерять всё...




Изображение


Изображение

Изображение


Я выросла в теплице.


Вернуться в Статьи, юмор, интересные факты

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron