Ген BC200 сохранил способность перемещаться по геному и проник в человеческий вирус

Транспозоны составляют около 46% человеческого генома, однако лишь небольшая их часть сохраняет способность к перемещению. Основная доля транспозиционной активности в современных человеческих клетках приходится на ретротранспозоны LINE-1 (L1), которые кодируют белки, необходимые для обратной транскрипции. Этими белками также пользуются неавтономные транспозоны семейств Alu и SVA.

Ген BC200, или BCYRN1, произошел от древнего элемента семейства Alu и появился у общего предка антропоидов примерно 35–55 миллионов лет назад. У человека BC200 хранит информацию о некодирующей РНК, наиболее активно экспрессирующейся в нейронах. Она транспортируется в дендриты, связывается с рибосомами и участвует в регуляции синтеза белка. Обычно приобретение транспозоном полезной клеточной функции сопровождается потерей мобильности, однако для BC200 это оказалось не так.

Авторы статьи в Science проанализировали доступные геномы поксвирусов и обнаружили две BC200-подобные вставки у вируса контагиозного моллюска (molluscum contagiosum virus, MCV), который в естественных условиях инфицирует только человека. Особенности участков ДНК вокруг вставок, а также филогенетический анализ показали, что они независимо попали в вирусный геном именно из человеческого BC200 при помощи механизма L1-опосредованной ретротранспозиции.

Полноразмерная вставка обнаруживалась во всех 65 проанализированных геномах MCV, тогда как укороченная была лучше сохранена у MCV подтипа 1 (а не 2 или 3). С помощью молекулярных часов исследователи оценили возраст событий переноса: полная последовательность могла попасть в геном вируса 31–158 тысяч лет назад, а укороченная — 25–128 тысяч лет назад. По словам авторов, это первый известный случай естественного встраивания ретротранспозона в вирус человека.

Чтобы выяснить, сохраняется ли у BC200 способность к перемещению непосредственно в человеческом геноме, исследователи проанализировали данные секвенирования образцов 908 человек. Они выявили восемь BC200-производных вставок, отсутствующих в референсном геноме и полиморфных в популяции. Некоторые варианты были распространены широко, а четыре обнаруживались только у одного человека каждая, что указывает на возможность очень недавних событий ретротранспозиции. Все вставки имели признаки L1-опосредованной ретротранспозиции.

Затем ученые проследили историю BC200 у других антропоидов. В зависимости от вида в геномах обнаруживалось от 159 до 455 BC200-подобных элементов, причем во всех исследованных линиях присутствовали видоспецифичные вставки. Реконструкция предковых геномов показала, что уже у общего предка антропоидов существовало не менее 54 производных BC200. Таким образом, ген начал выступать источником новых ретротранспозиций практически сразу после приобретения собственной клеточной функции.

По мнению авторов, BC200 представляет собой необычный пример генетического элемента, который одновременно остается функциональным геном и действует как источник новых вставок. Редкие варианты в человеческой популяции показывают, что он был активен совсем недавно и, вероятно, способен перемещаться и сейчас. Исследователи предполагают, что BC200 может создавать и соматические вставки в тканях, где одновременно высока экспрессия BC200 и LINE-1, например, в нейронах и некоторых опухолях.

Горизонтальный перенос транспозонов вирусами оказался важным источником новых интронов