Los virus que plagaron a nuestros antepasados hace millones de años no son historia antigua, todavía están con nosotros. Los restos de genes virales constituyen una parte relativamente grande de nuestro ADN moderno, y los científicos han estado en su mayoría inseguros sobre qué roles, si es que tienen alguno, desempeñan.
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Ahora, la evidencia sugiere que durante la evolución humana hemos cooptado el material genético sobrante de algunos de estos "virus fósiles" para cambiar las tornas y ayudar a nuestro sistema inmunitario a combatir enfermedades.
Los científicos han sabido que nuestro ADN está salpicado de fragmentos de virus desde que el genoma humano fue secuenciado por primera vez hace unos 15 años. Aún así, "es sorprendente para muchas personas", dice el coautor del estudio Cedric Feschotte, genetista de la Universidad de Utah. "Es casi inquietante".
El código genético adicional proviene específicamente de los retrovirus, que invaden las células huésped de una manera única. "Entre todos los virus animales, son los únicos que integran su propio material genético en los cromosomas de su huésped", dice Feschotte.
Cuando los antiguos retrovirus infectaron a nuestros antepasados, ocasionalmente se infiltraron en un espermatozoide humano o un óvulo. Si esas células fertilizaban un embrión, cualquier gen viral incorporado en ellas tenía un boleto para pasar de una generación a la siguiente.
En el camino, el ADN de estos invasores a veces dio lugar a nuevos virus, pero solo por un tiempo. A lo largo de las generaciones, las mutaciones genéticas alteraron gradualmente estos virus y finalmente cerraron su capacidad de infectar nuevas células o replicarse por completo. Hoy, la mayoría de las rarezas virales antiguas que quedan en el genoma humano no tienen una función obvia.
"Es importante entender que de este 8 por ciento, estos cientos de miles de fragmentos de ADN dispersos por todo el genoma, la mayor parte de ese material simplemente se queda allí y se descompone", explica Feschotte. "Nuestro trabajo, y realmente el de nuestro asociado postdoctoral Ed Chuong, que hizo todo este trabajo, fue encontrar las agujas en el pajar, para identificar algunos de esos pocos elementos que pueden haber sido cooptados para la innovación celular en el curso de la evolución ".
Como parte de su trabajo, los científicos observaron piezas de retrovirus antiguos que se encuentran cerca de genes que funcionan en la inmunidad. Descubrieron que los virus fósiles se activan cuando se exponen a proteínas de señalización llamadas interferones, que son liberados por los glóbulos blancos y otras células durante una infección viral. Los interferones inhiben el crecimiento viral y lanzan la producción de proteínas antivirales en otras células cercanas.
Luego, el equipo examinó tres líneas diferentes de células humanas para ver si los virus fósiles en sus genomas podrían unirse con proteínas de señalización proinflamatorias que ayudan a activar el sistema inmunológico. Identificaron 20 familias que lo hicieron, incluida una denominada MER41 que ingresó a nuestro árbol evolutivo como un virus hace unos 45 a 60 millones de años.
Luego, el equipo exploró cómo funcionaba el sistema inmunitario sin algunos de estos componentes virales. Utilizaron una herramienta de edición del genoma llamada CRISPR / Cas9 para eliminar cuatro partes del ADN del virus remanente. Cada vez que lo hicieron, paralizó nuestro sistema inmune innato: las células no respondieron completamente a los interferones como lo habían hecho antes, informa el equipo esta semana en Science .
Los investigadores especulan que tales cambios regulatorios una vez aseguraron que el virus antiguo podría replicarse antes de la respuesta inmune, una estrategia que se ha visto en los retrovirus modernos, incluido el VIH.
"No nos sorprendió demasiado ver que hace 50 millones de años un virus podría haber estado usando esa estrategia para su propio propósito egoísta", dice Feschotte. "Es irónico que las cosas hayan cambiado y que estos elementos derivados de virus se hayan cooptado para regular genes que controlan, entre otras cosas, las infecciones virales".
El estudio es emocionante porque se suma a la creciente evidencia de las formas en que el material genético de los virus antiguos se ha reutilizado para nuestra ventaja, dice el virólogo médico de la Universidad de Oxford, Gkikas Magiorkinis. Por ejemplo, una proteína llamada sincitina, que es esencial para construir la placenta en los mamíferos, se deriva de un antiguo gen viral que una vez ayudó al virus a extenderse en el cuerpo.
"Es raro que ocurra que algunas de estas secuencias virales aterrizaron en el lugar correcto en el momento correcto, pero claramente ha habido muchas oportunidades, y esa es la clave", dice Feschotte. "Esta es probablemente la punta del iceberg".
Sin embargo, Magiorkinis señala que, si bien el ADN viral parece dar un impulso a nuestros genes en ciertas circunstancias, no es necesariamente algo indispensable para nuestra supervivencia. En cambio, algunos ayudantes virales probablemente se volvieron activos porque le dieron a los humanos antiguos una ventaja en circunstancias específicas.
"Por ejemplo", especula, "un impulso de las respuestas inmunes innatas como se describe en el documento probablemente haya proporcionado una forma de combatir una antigua epidemia causada por la forma exógena del retrovirus, o tal vez incluso otra".
Procesos similares también podrían haber producido resultados más oscuros. Tales restos virales se han relacionado con numerosas dolencias, incluida la enfermedad neurodegenerativa ALS. El papel que pueden desempeñar estos genes en esta y otras dolencias sigue siendo confuso, pero Feschotte y su equipo piensan que su trabajo puede ofrecer nuevas pistas sobre las razones por las que los restos virales se activan en nuestro genoma y lo que sucede cuando ese proceso sale mal.
"La reactivación de algunos de estos interruptores derivados de virus podría sugerir una hipótesis comprobable de lo que podría suceder cuando estas secuencias virales se regulen mal, por ejemplo, en el contexto de ciertas enfermedades autoinmunes y de cáncer", dice.
