Os vírus que atormentaram nossos ancestrais milhões de anos atrás não são história antiga - ainda estão conosco. Remanescentes de genes virais constituem uma parte relativamente grande de nosso DNA moderno, e os cientistas têm ficado praticamente incertos sobre quais papéis, se é que algum, desempenham.
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Agora as evidências sugerem que durante a evolução humana nós cooptamos material genético restante de alguns desses "vírus fósseis" para virar a mesa e ajudar nosso sistema imunológico a combater doenças.
Os cientistas sabem que nosso DNA é salpicado de vírus desde que o genoma humano foi sequenciado pela primeira vez há 15 anos. Ainda assim, "é surpreendente para muitas pessoas", diz o co-autor do estudo Cedric Feschotte, geneticista da Universidade de Utah. "É quase inquietante."
O código genético extra vem especificamente dos retrovírus, que invadem as células hospedeiras de uma maneira única. "Entre todos os vírus animais, eles são os únicos que integram seu próprio material genético nos cromossomos de seus hospedeiros", diz Feschotte.
Quando antigos retrovírus infectavam nossos ancestrais, eles ocasionalmente infiltravam um espermatozóide ou óvulo humano. Se essas células continuassem a fertilizar um embrião, quaisquer genes virais incorporados a eles teriam uma passagem para passar de geração em geração.
Ao longo do caminho, o DNA desses invasores às vezes deu origem a novos vírus - mas apenas por um tempo. Ao longo das gerações, as mutações genéticas alteraram gradualmente esses vírus e, eventualmente, interromperam sua capacidade de infectar novas células ou replicar-se completamente. Hoje, a maioria das antigas esquisitices virais deixadas no genoma humano não tem função óbvia.
"É importante entender que, desses 8% - essas centenas de milhares de fragmentos de DNA espalhados por todo o genoma - a maior parte desse material apenas fica lá e se decompõe", explica Feschotte. “Nosso trabalho, e realmente o de nosso associado de pós-doutorado Ed Chuong, que fez todo esse trabalho, foi encontrar as agulhas no palheiro - para identificar alguns dos poucos elementos que podem ter sido cooptados para a inovação celular no curso da evolução. ”
Como parte de seu trabalho, os cientistas analisaram pedaços de antigos retrovírus que se encontram perto de genes conhecidos por funcionarem na imunidade. Eles descobriram que os vírus fósseis são ativados quando expostos a proteínas sinalizadoras chamadas interferons, que são liberadas pelos glóbulos brancos e outras células durante uma infecção viral. Os interferões inibem o crescimento viral e iniciam a produção de proteínas antivirais em outras células próximas.
A equipe então analisou três linhas diferentes de células humanas para ver se os vírus fósseis em seus genomas poderiam se ligar às proteínas sinalizadoras pró-inflamatórias que ajudam a ativar o sistema imunológico. Eles identificaram 20 famílias que o fizeram, incluindo uma apelidada de MER41, que entrou na nossa árvore evolutiva como um vírus há cerca de 45 a 60 milhões de anos.
A equipe então explorou como o sistema imunológico funcionava sem alguns desses componentes virais. Eles usaram uma ferramenta de edição de genoma chamada CRISPR / Cas9 para remover quatro pedaços do DNA do vírus remanescente. Cada vez que o fizeram, isso aleijou nosso sistema imunológico inato - as células não responderam totalmente aos interferons como antes, informa a equipe esta semana na revista Science .
Os pesquisadores especulam que tais mudanças regulatórias garantiram que o antigo vírus seria capaz de se replicar antes da resposta imune, uma estratégia que tem sido vista nos modernos retrovírus, incluindo o HIV.
"Não ficamos surpresos ao ver que 50 milhões de anos atrás, um vírus lá fora já poderia estar usando essa estratégia para seu próprio propósito egoísta", diz Feschotte. "É irônico que as tabelas tenham mudado, e que esses elementos derivados de vírus tenham sido cooptados para regular genes que controlam, entre outras coisas, infecções virais."
O estudo está saindo porque acrescenta à crescente evidência das maneiras pelas quais o material genético dos antigos vírus foi reaproveitado a nosso favor, diz a virologista médica da Universidade de Oxford, Gkikas Magiorkinis. Por exemplo, uma proteína chamada sincicina, que é essencial para a construção da placenta em mamíferos, é derivada de um antigo gene viral que ajudou o vírus a se espalhar pelo corpo.
“É raro que algumas dessas sequências virais tenham chegado ao ponto certo na hora certa, mas claramente houve muitas oportunidades, e essa é a chave”, diz Feschotte. "Esta é provavelmente a ponta do iceberg."
Magiorkinis observa, porém, que embora o DNA viral pareça dar um impulso aos nossos genes sob certas circunstâncias, não é necessariamente algo indispensável para nossa sobrevivência. Em vez disso, alguns ajudantes virais provavelmente se tornaram ativos porque deram aos humanos antigos uma vantagem em circunstâncias específicas.
"Por exemplo", especula ele, "um impulso das respostas imunes inatas, como descrito no artigo, provavelmente forneceu uma maneira de combater uma antiga epidemia causada pela forma exógena do retrovírus, ou talvez até mesmo outra".
Processos semelhantes também poderiam ter produzido resultados mais sombrios. Esses remanescentes virais foram associados a numerosas doenças, incluindo a doença neurodegenerativa ALS. O papel que esses genes podem desempenhar nessa e em outras doenças permanece obscuro, mas Feschotte e sua equipe acreditam que seu trabalho pode oferecer novas pistas sobre os motivos pelos quais os remanescentes virais se tornam ativos em nosso genoma e o que acontece quando esse processo dá errado.
“A reativação de algumas dessas derivações virais poderia sugerir uma hipótese testável quanto ao que poderia acontecer quando essas sequências virais se tornassem desreguladas, por exemplo, no contexto de certos tipos de câncer e doenças auto-imunes”, diz ele.
