Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Оболочечные гены ЭРЭ обладают уникальными свойствами, которые делают их пригодными для формирования плаценты: они являются фузогенными белками и обладают, кроме того, иммунодепрессивными свойствами. Плацентарные млекопитающие отличаются от неплацентарных способностью самок питать оплодотворенное яйцо и плод в собственном теле. Плацента – это временная ткань эмбрионального происхождения, и возникновение ее сделало излишним помещение эмбриона в механически прочное защитное яйцо, которое созревает вне материнского организма. Этот феномен служит двоякой цели: в плаценте происходит обмен дыхательных газов и питательных веществ, поступающих от матери, а кроме того, плацента обеспечивает иммунологическую толерантность. Плод состоит из чужеродной ткани, для матери это аллотрансплантат. Половину своих наследственных и антигенных свойств плод черпает у матери, а половину – у отца. Если плод созревает внутри материнского организма, он должен изолировать себя от ее иммунной системы, чтобы не быть отторгнутым в результате реакции трансплантат против хозяина. Плацента образуется очень рано после имплантации зародыша. Синцитины опосредуют образование непрерывного слившегося слоя клеток вокруг эмбриона, изолируя его от матери, но позволяя питательным веществам и газам проходить через этот барьер. Несмотря на то что наблюдения над человеческими синцитинами-1 и -2 были достаточно убедительными, ученым предстояло окончательно связать синцитины с образованием плаценты в опытах на мышах. Здесь использовали два синцитина (обозначенные литерами А и В) из мышиных ЭРЭ, и генетические эксперименты с мышами, дефектными по генам этих синцитинов, подтвердили, что их дисфункция нарушает образование плаценты. Примечательно, что гены обоих синцитинов у мышей находились не в тех же хромосомах, что у человека. Это означает, что человеческие и мышиные синцитины произошли не от одной их предковой формы; они возникли при разных событиях захвата гена ЭРЭ из разных семейств ЭРЭ у людей и мышей. Независимо от этого, все синцитины, выделенные к настоящему времени у различных видов млекопитающих, обладают фузогенными и иммунодепрессивными свойствами. То, что различные плацентарные млекопитающие используют разные синцитины, не вызывает удивления. Специалисты по биологии развития давно поняли, что плацента является одним из самых неоднородных по структуре и функции органов млекопитающих. Не ускользнуло от внимания ученых и то, что, хотя возникновение класса млекопитающих плацентарных животных можно датировать довольно точно – они появились по меньшей мере 150 миллионов лет назад возраст синцитинов, которые в настоящее время отвечают за плаценту, намного менее почтенный – им не более 50 миллионов лет (Lavaille et al., 2013). Объяснение этого несоответствия, очевидно, обусловлено тем, что плацентарные млекопитающие возникли при приручении генов env из ЭРЭ, но по мере того, как на геномы млекопитающих накатывались все новые и новые волны ретровирусов, первые синцитины, во многих случаях заменялись новыми, с новым составом белков env. В понятиях эволюции представляется, что плацентарные млекопитающие постепенно «сдавали» свои синцитины, когда появлялись их новые модели, имевшие эволюционное преимущество перед старыми. Исходные гены синцитинов, перестав подвергаться давлению отбора, совершенно предсказуемо начали разрушаться в результате мутаций, и сейчас присутствуют в наших геномах в виде остаточных ископаемых остатков.

Эндогенные вирусные элементы