Starożytne wirusowe DNA w ludzkim genomie powiązane z zaburzeniami psychicznymi

Wirusy atakują wszystkie komórkowe formy życia. Tak się dzieje od zamierzchłych czasów i ślad tych ataków widać w ludzkim genomie. Około 8 proc. ludzkiego DNA składa się z sekwencji retrowirusów endogennych (HERV - Human Endogenous RetroVirus), które przed tysiącami lat zainfekowały ludzi. Materiał genetyczny tych retrowirusów był przekazywany kolejnym pokoleniom i na stałe włączyły się do materiału genetycznego człowieka.

Do niedawna zakładano, że te "kopalne wirusy" to po prostu śmieciowe DNA, nie pełniące żadnej istotnej funkcji w organizmie. Jednak najnowsze badania sugerują, że niektóre z tych starożytnych sekwencji w naszym genomie zwiększają podatność na zaburzenia psychiczne, takie jak schizofrenia, choroba afektywna dwubiegunowa i zaburzenia depresyjne.

Wyniki oraz opis badań ukazał się na łamach pisma "Nature Communications" (DOI: 10.1038/s41467-024-48153-z).

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Do niedawna uważano, że większość HERV pozostaje w stanie uśpionym. W nowych badaniach naukowcy z King's College London odkryli, gdzie w naszym DNA znajdują się sekwencje tych "kopalnych wirusów", co pozwala nam lepiej zrozumieć, kiedy ulegają ekspresji i jakie mogą pełnić funkcje. Uczeni wykazali, że sekwencje wirusowe w ludzkim genomie charakteryzują się nietypowym poziomem aktywności u osób, które są obciążone genetycznie większym ryzykiem wystąpienia niektórych schorzeń psychicznych.

Jak podkreślają autorzy publikacji, badanie to jest pierwszym, które wykazało, że zestaw specyficznych genów HERV ulegających ekspresji w ludzkim mózgu przyczynia się do podatności na zaburzenia psychiczne, co stanowi krok naprzód w zrozumieniu złożonych składników genetycznych, które przyczyniają się do tych schorzeń.

- W badaniu tym zastosowano nowatorskie i solidne podejście do oceny, w jaki sposób podatność genetyczna na choroby psychiczne wywiera wpływ na ekspresję starożytnych sekwencji wirusowych obecnych we współczesnym genomie człowieka. Nasze wyniki sugerują, że te sekwencje wirusowe prawdopodobnie odgrywają ważniejszą rolę w ludzkim mózgu, niż początkowo sądzono - specyficzne profile ekspresji HERV są powiązane ze zwiększoną podatnością na niektóre zaburzenia psychiczne – powiedział Timothy Powell z King's College London, współautor badania.

Naukowcy w swoich pracach skorzystali z dużych badań genetycznych z udziałem dziesiątek tysięcy ludzi, zarówno z zaburzeniami psychicznymi, jak i bez. Wykorzystali też informacje z analiz mózgów 800 osób przekazanych do badań medycznych po sekcji zwłok.

Analizy pokazały, że niektóre obciążenia genetyczne preferencyjnie wpływają na ekspresję HERV. Naukowcy znaleźli pięć sygnatur ekspresji HERV związanych z zaburzeniami psychicznymi, w tym dwa HERV powiązane z ryzykiem rozwoju schizofrenii, jeden związany z ryzykiem rozwoju zarówno choroby afektywnej dwubiegunowej, jak i schizofrenii i jeszcze jeden związany z ryzykiem rozwoju depresji.

Za zaburzenia psychiczne odpowiada wiele genów, a sekwencje HERV to tylko część tej układanki. Chociaż dokładny wpływ tych sekwencji na komórki mózgowe i podatność danej osoby na pewne zaburzenia psychiczne wymaga dalszych badań, to ustalenia uczonych wskazują na to, że podatność genetyczna na zaburzenia psychiczne jest także wynikiem aktywności starożytnych sekwencji wirusowego DNA.

- Wiemy, że zaburzenia psychiczne mają istotny składnik genetyczny, a wiele części genomu stopniowo przyczynia się do tej podatności. W naszych pracach udało nam się zbadać części genomu odpowiadające HERV, co doprowadziło do zidentyfikowania pięciu sekwencji istotnych dla zaburzeń psychicznych. Chociaż nie jest jeszcze jasne, w jaki sposób te sekwencje wpływają na komórki mózgowe, powodując wzrost ryzyka, nasze odkrycia sugerują, że ich ekspresja jest ważna dla funkcjonowania mózgu – powiedział Rodrigo Duarte, z King's College London, pierwszy autor publikacji.

- Potrzebne są dalsze badania, aby zrozumieć dokładną funkcję większości HERV, w tym tych zidentyfikowanych w ramach naszego badania. Uważamy, że lepsze zrozumienie tych starożytnych wirusów i znanych genów odpowiedzialnych za zaburzenia psychiczne może zrewolucjonizować badania nad zdrowiem psychicznym i doprowadzić do nowych sposobów leczenia i diagnozowania tych schorzeń – podkreślił Douglas Nixon, współautor badania z Feinstein Institutes for Medical Research w USA.

Źródło: King's College London, The Conversation, fot. Darryl Leja/ Flickr/ NHGRI/ CC0