Ретровирусы сохраняют мужскую плодовитость

Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) хранят и реализуют информацию не только о внешних (фенотипических) признаках организма. ДНК управляет целостностью всего генома, включая и программу «добровольной смерти» в случаях, когда новые клетки содержат мутированную последовательность ДНК.

В статье «Испорченную ДНК легче добить, чем починить» Infox.ru писал об одном из таких белков, который не дает рождаться клеткам с поврежденными генами. Тогда исследователи выяснили, что без белка PMS2 клетки млекопитающих вовсе не способны сохранить генетическую стабильность. Правда, биологи отметили, что белок PMS2, как и другие регуляторные молекулы, не принимает участие в формировании генетически полноценных половых клеток. То есть защитные механизмы срабатывают во всех клетках, кроме тех, которые передают информацию от одного поколения к другому.

Однако с логической точки зрения у млекопитающих таких механизмов не может не быть. Тем более у мужчин: «На молекулярно-генетическом уровне организм должен «избавляться» от неполноценных половых клеток. В противном случае вид не сможет ни эволюционировать, ни сохранять постоянство. Мы не знаем о генах, обеспечивающих стабильность половых клеток, но они обязательно присутствуют у каждого вида. Если бы «генов половой стабильности» не было у приматов, то человек не был способен длительное время сохранять репродуктивные функции», -- пишут авторы статьи Endogenous retrovirus drives hitherto unknown pro-apoptotic p63 isoforms in the male germline of humans and great apes, опубликованной в PNAS.

Гены клеточной смерти

Ген p53 – основной инициатор апоптоза (самоубийства) клеток, рожденных с мутированной ДНК. Последовательность p53 кодирует белок, который регулирует работу других «генов смерти» и воздействует на энергетические центры (митохондрии). Ген p53 считается основным онкосупрессором: поломки в последовательности p53 позволяют размножаться клеткам с мутированным генетическим материалом.

В семействе этого гена есть два гомолога – p63 и p73. Ген p73 имеет некоторые функциональные сходства со своим «большим братом». А вот какие функции выполняет самый древний представитель семейства (ген p63), ученым неясно. В 2003-2007 годах независимые группы исследователей выяснили, что некоторые формы (изоформы) «молчаливого эволюционного старика» работают в половых клетках грызунов, червей и коралловых полипов (актиний). А мутации этого гена выявлены в клетках опухолей репродуктивной системы.

Репродуктивный вирус

Исследователи из Германии и США под руководством Ульрики Бейер (Ulrike Beyer) из Университета Геттингена (University of Göttingen) оценили уровень активности генов в клетках семенников человека. Для эксперимента ученые использовали здоровые клетки и клетки опухоли яичек. Группа идентифицировала в семенниках уникальну изоформу гена p63 (GTAp63), который активизируется не во всех клетках семенников, а лишь в предшественниках сперматозоидов. Исследователи выяснили, что GTAp63 обеспечивает стабильность генетического материала сперматозоидов, убивая «хвостатиков» с мутированной ДНК. В семенниках здоровые и крепкие сперматозоиды формируются до тех пор, пока ген GTAp63 работает нормально. Если же GTAp63 выходит из строя или «замолкает», то в яичках появляются не только мутантные сперматозоиды, но и раковая опухоль.

Столь функциональный ген работает в предшественниках сперматозоидов неспроста – его активизирует эндогенный ретровиус (ERV9), который на определенном этапе эволюции «прижился» в геноме приматов. «Ретровирус закрепился только в геноме наиболее прогрессивных приматов, включающих в том числе и человека, -- пишут авторы исследования. – Ретровирус сделал приматов более чувствительными к мутациям и, фактически, ужесточил контроль над генетической чистотой вида». Ученые отмечают, что ретровирусы руководят не только этим геном, но и другими нуклеотидными последовательностями. По большому счету, человечество должно быть благодарно природе за такой «подарок», который когда-то позволил человеку эволюционировать, а сейчас просто сохраняет репродуктивные способности мужчин. Однако с эволюционной точки зрения ERV9 и его «родственники», заселившие геном человека – просто эгоистичные гены. Ведь они устроились так, чтобы иметь возможность передаваться из поколения в поколение: ERV9 «беспокоится» о полноценности сперматозоидов только потому, что здоровье половых клеток – залог эффективного распространения ретровируса.

Получается, что репродуктивное здоровье мужчины – это побочный эффект вирусного эгоизма. И если вирус вдруг «забывает позаботиться о себе», то GTAp63 «замолкает», и человек начинает болеть -- развивается опухоль. Доктор Бейер обнадеживает мужчин тем, что исследователи уже обнаружили «эликсир вирусного эгоизма» -- это ингибиторы деацителазы гистонов. При помощи этого эликсира можно вылечить пациентов с опухолями яичек, вернув вирусу прежнюю любовь к самому себе.