Геном коал защищается от ретровирусов с помощью антисмысловой РНК

KoRV-A принадлежит к группе гаммаретровирусов, ассоциированных с лейкемией, иммунодефицитом и другими заболеваниями животных. Особенностью этого вируса является его необычное распространение в популяции коал — одновременно происходят горизонтальная передача вирусных частиц от одной особи к другой и вертикальная передача в составе генома половых клеток. «Инфицирование половых клеток коал вирусом KoRV-A происходит прямо сейчас, так давайте посмотрим на эволюцию генома в режиме реального времени», — говорит руководитель исследования Уильям Тойркауф из Медицинской школы Массачусетского университета.

«То, что мы наблюдаем сейчас в коалах, произошло с каждым организмом на планете. Ретровирусы заражают животных, попадая в том числе в клетки зародышевой линии. Эти вирусы размножаются и встраиваются в хромосомы, изменяя организацию и функционирование генома хозяина, до тех пор, пока хозяину не удастся их приручить. В конце инфекционного цикла организм хозяина изменен», — добавила другой ведущий автор, профессор Чжипин Вэн.

Вирус KoRV-A предоставил ученым уникальную возможность исследовать ответ клеток зародышевой линии на инфекцию ретровирусом, выяснить, как он воздействует на стабильность генома и как геном реагирует на вторжение. Для этого они проанализировали референсный геном коал и транскриптомы в семенниках, печени и мозге двух диких коал, инфицированных KoRV-A.

Ответ иммунной системы на бактериальную или вирусную инфекцию начинается с реакции врожденного иммунитета на консервативные молекулярные паттерны. Позже, благодаря работе приобретенного иммунитета, появляются специфические антитела против патогенов и клетки памяти. Судя по полученным данным, ответ клеточного генома на вторжение ретровируса, основанный на малых некодирующих piРНК (piwi-interacting RNA), состоит из аналогичных стадий. 

Сначала происходит транскрипция провирусов, встроившихся в геном, часть транскриптов сплайсируется, часть не подвергается сплайсингу. Авторы статьи предполагают, что «иммунная система генома» распознает некие паттерны в несплайсированных транскриптах; в результате эти транскрипты разрезаются на части, образуя короткие смысловые piРНК, которые не транслируются и не поддерживают репликацию вируса. Это аналог врожденного иммунитета, консервативный механизм, встречающийся у различных групп животных, от насекомых до плацентарных млекопитающих. Сам по себе этот ответ не решает полностью проблему трансляции вирусных белков и транспозиции мобильных элементов в геноме. Однако смысловые piРНК могут активировать расщепление антисмысловой РНК, создавая антисмысловые piРНК и запуская тем самым «адаптивный геномный иммунный ответ». Детали этого процесса не до конца понятны, авторы рассматривают различные пути. Так или иначе, он обеспечивает сайленсинг вирусных копий в геноме и сохранение информации об инфекции.