Таємнича вірусна ДНК в геномі людини пов’язана з психічними розладами

Близько 8% людської ДНК складається з генетичних послідовностей, успадкованих від давніх вірусів. Ці послідовності, відомі як ендогенні ретровіруси людини (або Hervs), датуються сотнями тисяч і мільйонами років, а деякі навіть передували появі Homo sapiens.

Наші останні дослідження показують, що деякі давні послідовності вірусної ДНК в геномі людини відіграють роль у схильності до психічних розладів, таких як шизофренія, біполярний розлад та великий депресивний розлад.

ВПГ представляють собою залишки цих інфекцій, спричинених давніми ретровірусами. Ретровіруси – це віруси, які вставляють копію свого генетичного матеріалу в ДНК клітин, які вони інфікують.

Ретровіруси, ймовірно, неодноразово інфікували нас протягом нашого еволюційного минулого. Коли ці інфекції відбувалися в клітинах сперматозоїдів або яйцеклітинах, які давали потомство, генетичний матеріал від цих ретровірусів передавався наступним поколінням, стаючи постійною частиною нашого родоводу.

Спочатку вчені вважали гервіруси “сміттєвою ДНК” – частинами нашого геному, які не виконують жодної функції. Але з розвитком нашого розуміння геному людини стало очевидним, що ця так звана “сміттєва ДНК” відповідає за більше функцій, ніж передбачалося спочатку.

По-перше, дослідники виявили, що Hervs може регулювати експресію інших генів людини. Вважається, що генетична особливість “експресується”, якщо її сегмент ДНК використовується для виробництва молекул РНК (рибонуклеїнової кислоти).

Ці молекули РНК можуть слугувати посередниками у виробництві певних білків або допомагати регулювати інші частини геному.

Початкові дослідження припустили, що Hervs регулюють експресію сусідніх генів з важливими біологічними функціями. Одним із прикладів цього є Herv, який регулює експресію гена, що бере участь у модифікації зв’язків між клітинами мозку.

Також було виявлено, що Hervs виробляють РНК і навіть білки у зразках крові та мозку. Ці молекули мають потенціал для виконання широкого спектру функцій, оскільки вони можуть переміщатися між клітинними компартментами, виконуючи різні ролі.

Вчені також знайшли докази того, що певні людські гени походять від Hervs. Це вказує на те, що в процесі еволюції були випадки, коли Hervs були кооптовані для виконання спеціалізованих біологічних функцій.

Наприклад, людські гени синцитинів 1 і 2, які походять від Hervs, відіграють ключову роль у розвитку плаценти.

HERVs у психіатричних розладах

Враховуючи велику кількість Hervs в геномі та їх потенційно численні функції, ми хотіли краще зрозуміти, чи пов’язана генетична схильність до певних психічних розладів з відмінностями в експресії Herv.

У нашому дослідженні ми профілювали експресію Herv у майже 800 аутопсійних зразках мозку. Це допомогло нам виявити варіації ДНК, які впливають на експресію Herv у мозку.

Потім ми порівняли цю інформацію з результатами великих генетичних досліджень, які порівнювали генетичні відмінності між десятками тисяч людей – як з психічними розладами, так і без них. Ці дослідження виявили варіації ДНК, пов’язані з різними психіатричними станами.

Ми виявили, що експресія чотирьох генів Hervs пов’язана з генетичною схильністю до основних психічних розладів. Експресія двох з цих Hervs була пов’язана з шизофренією, одного Herv – як з шизофренією, так і з біполярним розладом, а одного – з депресією.

Ці результати свідчать про те, що Hervs можуть відігравати більш важливу роль у мозку, ніж вважалося спочатку.

Існує багато генів, які беруть участь у розвитку психічних розладів – і Hervs є лише частиною цього пазлу. Хоча точний вплив цих Hervs на клітини мозку і на схильність людини до певних психічних розладів потребує подальших досліджень, наше дослідження вперше показало, що генетична схильність до психічних розладів також діє через ці давні вірусні послідовності ДНК.

Ще занадто рано говорити про практичне застосування наших висновків і про те, чи можуть вони бути використані для розробки нових методів лікування. Але ми оптимістично налаштовані щодо цього напрямку досліджень.

Пов’язуючи експресію Herv у мозку з психічними розладами, наше дослідження визнає важливість цих загадкових послідовностей у геномі людини, які роками ігнорувалися.