Вірус, який робить вас сильнішим
Завдяки стародавньому паразиту чоловіки мають потужну мускулатуру, а жінки виношують здорових дітей. Про це – Олексій Алексенко.
Нещодавно ми в нашій рубриці сміялися над однією невдалою спробою популяризаторства, яка породила заголовок Стародавній вірус визначає стать дитини - хоча вчені, як з'ясувалося, нічого подібного не відкривали. Ну що ж, тепер наша черга приголомшувати уяву читача давніми вірусами. Автор обіцяє зосередитись і не повторювати чужих помилок. Більше того, він навіть спробує зробити цю історію цікавою.
Є в людини такий важливий білок, називається «синцитин». Є він і миші. Цей важливий-преважний білок особливо важливий на ранній стадії вагітності: він бере участь у формуванні плаценти (як саме це найцікавіше, але про це пізніше). У мишей є два гени, які відповідають за вироблення двох різних синцитинів, А і В. Якщо зруйнувати обидва гени, така миша просто не може народитися, а абортується на ранній стадії. А що буде, якщо зруйнувати лише один ген? Цим питанням зацікавився Тьєрі Ейдман та його французькі колеги. Виявилося, ось що: миші народжуються, але всі мишенята-хлопчики виявляються дрібними. Зазвичай миші-самці мають розвиненішу мускулатуру, ніж самки, але ці хлопчики мали на 20% менше м'язів, ніж зазвичай. Тобто були вони кволі та немужні.
Нічого дивного, сказав собі Тьєрі: синцитин називається так тому, що необхідний для утворень «синцитій», тобто клітин, що злилися. А при розвитку м'язів ключовий момент — саме злиття клітин-міобластів. Немає синцитину - м'язи і не ростуть.
А до чого тут, власне, вірус? Тут нам доведеться повернутися цілих 16 років тому.
Дівчина, яка вивчала чоловічі тестикули
Чого тільки не вивчають вчені(та ще й часто відкривають зовсім не те, що вивчали). Так сталося і з дівчиною з дивним китайським ім'ям Ша Мі, яка працювала 2000 року в Кембриджі. Перед нею було поставлено завдання: досліджувати білки, які виробляються у чоловічих тестикулах, та ще й не просто виробляються, а виводяться через мембрану клітини. Дівчина досить легко виділила мРНК*, що кодує один із таких білків, а потім, як тоді було прийнято у молекулярних біологів, почала шукати в хромосомі ген, з якого ця мРНК зчитується.
І ось на сьомій людській хромосомі справді знайшовся цей ген. Але сам ген був не людський.
Справа в тому, що людський геном досить щільно набитий рештками вірусів, які колись вбудувалися в нього, та так і залишилися там повільно розкладатися під ударами долі. Вірусні залишки в геномі легко дізнатися: у вірусу праворуч і ліворуч є характерні перевернені послідовності, які йому (поки він живий) потрібні для розмноження. Коли вірус втрачає здатність розмножуватися, відбір перестає діяти з його гени, і вони псуються до невпізнанності. Так було й із цим вірусом. Так, та не зовсім: у ньому виявився цілий і працездатний ген того білка, який намагалася спіймати дівчина Ша.
Цей ген (як з'ясувала доктор Мі) працював у тестикулах, з яких усе почалося, але ще сильніше він працював у плаценті під час вагітності. І при цьому він був як дві краплі води схожий на звичайний вірусний ген, а саме ген білка вірусної оболонки.
Боюся, що зараз нам доведеться зробити ще один відступ; але потім як рвонемо вперед!
Трохи про віруси
Якщо ви знайомі з ретровірусами (наприклад, ВІЛ), то могли чути, що вони мають три групи генів. По-перше, pol, або полімерази: це гени, які якраз потрібнівірусу для розмноження. По-друге, групо-специфічні антигени (gag): це будь-які внутрішні білки, які можуть розпізнаватись нашою імунною системою. По-третє, гени глікопротеїдів оболонки (env). Ці шкідливі гени кодують не менш шкідливі білки, що вкривають ніжні частини вірусу від гніву імунної системи людини.
Є й інша функція: вони забезпечують проникнення вірусної хромосоми у клітину. Тобто причіплюються до клітинної мембрани та вивертають усередину клітини смертельно небезпечний вміст вірусної частки.
Саме ось цей шкідливий ген і виявився цілий-целехонек у руїнах древнього вірусу на сьомій людській хромосомі. Він працював та робив білок. Хоча ніяких вірусних частинок поблизу не було і не могло бути.
Значить, він потрібний був чогось ще.
Цей вірусний білок і є синцитин, точніше, синцитин-1. Потім інші дослідники виявили на шостій хромосомі ще одну схожу штуку — залишок вірусу з активним геном глікопротеїну оболонки — і назвали його синцитин-2. Виявилося, що обидва ці синцитини грають у нашій долі дуже важливу роль. Тим часом знайшлася відповідь і на запитання «А до чого тут яйця?» - при дозріванні сперматозоїдів злиття клітин також відіграє істотну роль.
А ось тепер ще й з'ясувалося, що синцитин необхідний розвитку чоловічої мускулатури. Для тих, хто любить і цінує в людині його репродуктивну функцію, повторимо ще раз: цей білок необхідний: а) для чоловічої плодючості; б) для ефектної та сексуальної мускулатури; Практично все найважливіше, що ми маємо у житті.
І все це — спадщина якогось мерзенного вірусу, який наш мавпоподібний предок підчепив приблизно 40 млн. років тому.
Загадка синцитину
Зрозуміло, чому статтю Ша Мі без розмов прийняли до кращого наукового журналу: хлопці вперше продемонстрували, що людина в ході еволюції поставила собі на службу навіть гени таких кошмарних тварин, як ретровіруси. Цей приклад увійшов у безліч популярних книжок з генетики та еволюції.
Якщо ви приймаєте проблеми еволюції близько до серця, у вас має виникнути одне питання.
Ми з вами (а також корова, кішка, кит і слон) недарма називається плацентарними ссавцями: плацента, яка пов'язує зародок із матір'ю, — головне, що відрізняє нас від качконоса чи крокодила. Наш спільний зі слоном предок жив щонайменше 100 млн років тому. А ось доленосна подія — зустріч із тим самим ретровірусом — сталася максимум 40 млн. років тому, вже у мавп. Як же плацентарні жили до того часу? Як робили свою плаценту?
А ось як: синцитини є і в кішки, і в корови, і ми з цього почали у мишей. Але все це залишки абсолютно різних ретровірусів. Більше того, у людини знайшли ще один залишок вірусу, теж із геном синцитину, тільки ген цей втратив свою функцію. Зате у макак-резусів той же ген цілком робочий і позаріз потрібен їм для утворення плаценти.
Виходить, що наші предки (і предки наших сестер-корів) присвоювали собі вірусні гени багато разів. І щоразу мали змогу вибирати: залишити собі колишній синцитин чи пристосувати новий, більш сучасний. А що їх економити: цих ретровірусів, на кшталт ВІЛ, не до ночі будь згаданий, довкола завжди було вдосталь. Якщо ви незадоволені своїм синцитином – просто візьміть новий із іншого вірусу. Старий можете залишити в господарстві (як зробили свого часу ми і миші, завівши собі по два подібні білки) або кинути розкладатися без вживання. Можете навіть використовувати їх окремо: один, доНаприклад, переважно у тестикулах, інший у плаценті. Або ще десь, у мозку або в серці, де теж є клітини, що зливаються — до цього вчені поки не дісталися.
Жах до чого непривабливо виглядає у світлі цих фактів еволюція вінця творіння: перетворили свій геном на смітник, брали звідти будь-що, навіть не помив під краном. Огидні паразити, погані хвороби — все йшло у справу. Про роль паразитів у нашому житті, до речі, ми згадували з іншого приводу. Про який взагалі «розумний задум» продовжують бубонити всі ці люди?!
На цій песимістичній ноті ми завершимо нашу розповідь. Про роботу Тьєрі Ейдмана, з якої ми почали, ви зможете прочитати англійською тут. Залишається зробити буквально два зауваження.
Друге, найважливіше. Історія синцитину дуже крута, на мій погляд, історія. Я б сам хотів відкрити щось таке. Лікарка Ша Мі це відкрила. Проте знаменитою не стала. Можливо, виною тому її китайський акцент: нелегко їй виступати на конференціях з блискучими жартами та й викладати непросто. Але мені дуже захотілося відзначити її нагороди. Я розшукав єдиний ролик, де вона розповідає про зовсім іншу свою роботу. Не впевнений навіть, чи це Ша Мі, чи їх двоє — схожих китайських вчених дам, які рухають молекулярну біологію не заради світової слави, а просто тому, що тато і мама теж були вчені. Якщо всі подивляться ролик, Ша Мі буде трохи знаменитішою. Чим ми можемо допомогти всім цим ученим? Ну хіба що розповідати про всі їхні відкриття, нічого не переплутавши.
* Примітка. Для чистих серцем нагадаю, що гени кодують білки, і якщо ген кодує білок, то спочатку з гена зчитується мРНК, а потім уже по цій мРНК будується білок. Якщо ви знаєте щось про білок, ви можете упіймати відповідну мРНК, а потімвже по ній - сам ген. Коли не було жодного проекту «Геном людини», саме такий порядок роботи був загальноприйнятим: спочатку вивуджуємо потрібну мРНК, а потім дивимося, що відповідає їй на хромосомі. З роками все псується, зокрема й молекулярна біологія: зараз після першої стадії одразу лізуть у комп'ютер.