Вирусы, человеческий геном, и страшилки про вакцины, которые изменят нашу ДНК
1. Вирусы это потрясающее проявление эволюции формально неживых органических систем в постоянном взаимодействии с живыми организмами своих хозяев. Они имеют разнообразное строение: например, генетический материал может быть ДНК или РНК, одноцепочечная или двухцепочечная, кольцевая, или фрагментированная. Но самое дикое разнообразие - это не организация вирусной частицы, а механизмы, с помощью которых вирус попадает в клетку и обходит по кривой сложные системы защиты, которые выстраивает организм хозяина. Используется все - начиная от игры в прятки и мимикрии под своих, и заканчивая ломовым ударом по клеточным системам по типу вируса гриппа, который просто останавливает процесс синтеза хозяйских белков. А чего стоит движение вируса полиомоелита по длинным отросткам моторных нейронов, чтобы попасть в тело нейрона, которое может находиться на расстоянии больше метра от точки связывания вируса. Или заворачивание оболочечных вирусов в куски клеточной мембраны хозяина для облегчения проникновения, как у оспы. Ну и конечно встраивание вирусов в геном хозяина -давно известное свойство, особенно распространенное у РНКовых вирусов. А конкретно ретровирусы вроде ВИЧ кодируют и несут специальный фермент РНК-зависимую ДНК полимеразу, которая делает ДНК по образзу имеющейся РНК, в литературе фермент этот является одной из главных вирусных старшилок и называется обратная транскриптаза.
2. Как мы все, надеюсь, знаем из средней школы, ДНК - это наш геном, он крайне устойчив и служит матрицей для собственного ремонта, осуществляемого ферментами. Для синтеза белка ДНК считывается в РНК (в процессе транскрипции), которая служит матрицей для синтеза белков. А сама РНК крайне нестабильна, быстро разваливается, и весь процесс ДНК-РНК-белок идет только в одну сторону. Уже очень давно стало понятно, что реальное положение дел отличается от этого простенького описания. У истоков стояла Барбара Мак-Клинток, нобелевский лауреат (1983), открывшая транспозоны у кукурузы в 50-60-г годах. Это такие генетические элементы, которые умеют сами собой "прыгать" с места на место в геномах высших организмов. Кукурузой дело не ограничивается, более 40% генома млекопитающих, включая человека (45%) - это транспозоны. Часть из них давно разучились прыгать, а другая часть вполне себе прыгучи и сейчас. Транспозоны первого класса скачут очень забавным путем - они считываются в РНК, а потом РНК конвертируется обратно в ДНК с помощью той самой обратной транскриптазы, которая встречается у вирусов. Такие элементы называются ретротранспозоны, и скорее всего являются родственниками-потомками древних вирусов, навеки поселившихся в нашем геноме. Они зачастую, как вирусы, сами кодируют свою собственную обратную транскриптазу. И не только ее одну, для подобного непростого процесса нужны и другие ферменты. И все эти ужимки и прыжки постоянно происходят в геномах наших клеток, и к сожалению могут вызвать рак. Например, когда в результате перепрыгивания либо активируется, либо разрушается какой-нибудь онкоген-антионкоген (наш полезный ген, разбалансировка которого может вызвать неконторлируемое деление клеток). К счастью, обычно одного события подобного рода совершенно недостаточно, нужна целая череда мутаций, тем пока и живы.
3. Современные представления о непостоянстве генома рождались в диких муках и спорах. Центральная догма молекулярной биологии из школьного учебника, ДНК-РНК-белок, и сама родилась в борьбе, когда пришлось многократно доказывать, что приобретенные признаки не наследуются, например, рубка хвоста щенкам не приводит к отсутствию хвоста у их потомства. Эта борьба приняла особенно уродливые формы при Сталине- знаменитый лысенкизм, когда несогласных просто сажали, расстреливали, замаривали голодом в тюрьме, как Н.И.Вавилова. Конечно, теории Лысенко о перерождении овса в овсюг, ели в сосну, а мелких птиц в кукушек (или наоборот? не помню), - звучат как дурной анекдот. Но эта вакханалия началась еще до войны, а закончилась уже при Хруще, погубив кучу людей в процессе. А Лысенко так и не был наказан. Забавно, что сейчас современные представления о непостоянстве геноме поднимают на щит новые лысенкисты, которые пытаются нам внушить, что Трофим именно это и имел в виду. Хотя для него слова ДНК и хромосома были ругательными.
Один из основоположников настоящей генетики, изучающей непостоянство генома, был Роман Бениаминович Хесин-Лурье. Википедия: "Монография Хесина «Непостоянство генома» вышла в 1984 году с эффектом разорвавшейся бомбы. До этого приличные ученые считали и геном и хромосомный набор стабильными. Любые факты нестабильности воспринимались как лженаука и отметались." Я слушала его лекции на биофаке в 1983-м году, на них приежала вся многоученая Москва, сидели на ступеньках, стояли в коридоре. Хесин был замечательным лектором - он отличался прежде всего четкостью объяснения сложных вещей, без юмора, без блеска, просто и по делу. Прочел он нам 5 или 6 лекций, и до сих пор считаю, что это было лучшее, что мне дал биофак.
4. А не лучше ли было бы иметь мир без вирусов, или зачем нам это все эти механизмы? Мутации, в том числе вызванные вирусными перескоками, - это основа эволюционного процесса. И компоненты вирусов бывают нелишними, например обратная транскриптаза. Наша ДНК постоянно подвергается разрушениям от внешних воздействий, например, ультрафиолета, да и просто ломается, как всякая длинная цепочка. Ее надо чинить, и на это существует очень много разных механизмов (у меня есть подруга, которая этим занимается, очень все сложно). Сейчас показано, что один из механизмов ремонта ДНК может быть связан как раз с РНКовыми матрицами, на основе которых строится сломанный кусок ДНК. И как всегда, процесс ремонта ДНК тоже может вызывать рак, как и отсутствие процесса ремонта ДНК.
Итог: наш геном пластичен и постоянно подвергается разным воздействиям, каждое из которых может привести к сбою и онкогенезу. Механизмы поддержания стабильности тоже могут привести к такому же сбою и онкогенезу, куда не кинь - всюду клин. И вирусы - это малая часть уравнения. Они хорошо умеют встраиваться в наш геном. Однако наличие огромной массы бывших вирусов в нашем геноме тут очень полезно. Ибо если встраивание новых вирусов происходит более-менее случайно (а это показано), то их попадание в "ненужную массу непонятной и некодирующей ДНК" сильно снижает вероятность неприятных последствий. Так что спасибо старым родным вирусам за нашу счастливую старость: меньше шансов на активацию онкогена за счет попадания нового вируса.
5. Новые вирусы и вакцины. Давайте сразу договоримся, что вакцины все же делают не с намерением погубить человечество, а скорее наоборот - спасти. И что вакцины в современном мире состоят из части вируса, обычно совсем небольшой. А векторы для доставки, если это например, аденовирусы, делаются так, чтобы они не размножались. Есть ли вероятность встраивания куска вируса из вакцины в наш геном? Полностью исключить нельзя. Однако это будет кусок, а не вирус, дальше прыгать он сам не сможет, производство вируса с него налажено быть не может, это будет просто еще немножко балласта. По нынешней оценке только 1 (!) процент нашей геномной ДНК кодирует белки, все остальное - это регуляторные последовательности, бывшие вирусы, и в прямом смысле - непонятно что. Ну будет еще приращение дельта фиг, как говаривала моя подруга-математик, и что? Опасности от него меньше, чем от своих родных прыгучих ретротраспозонов.Которые кстати прыгают похоже нечасто.
В таком же ключе следует рассматривать случайное встраивание генома Ковида при инфекции. У самого вируса нет обратной транскриптазы, так что такое встраивание нетипично. В клетках хозяина есть соответствующие ферменты (например от прыгучих транспозонов), они могут провести встраивание. Давеча появилась статья о детекции вирусного встраивания у Ковида при инфекции, на мой взгляд - хорошая. Среди выводов: встраиваются только части генома, причем сравнительно небольшие, новый вирус из них образоваться не может, поэтому никаких инфекционных частиц нет, новые клетки не инфицируются, передачи другим пациентам быть не может. Из потенциально нехороших последствий - это гипертрофированная реакция иммунитета больного, если вирусный белок постоянно находится в организма. Однако на реальных пациентах такая реакция не показана.
Итог: стоит ли болеть этим вирусом? На мой взляд - лучше не надо. Как избежать - пойти и привиться. Тогда вируса не будет, и он не встроится. Случаев встраивания вакцины (и синтеза соответствующего белка) пока не показано, хотя такие исследования проводились. Еще раз: вирусы меняют нашу ДНК гораздо сильнее, чем вакцины (которые ее не меняют). И не надо повторять страшилки, особенно основанные на научных фактах - чаще всего это сплошное притягивание за уши.
2. Как мы все, надеюсь, знаем из средней школы, ДНК - это наш геном, он крайне устойчив и служит матрицей для собственного ремонта, осуществляемого ферментами. Для синтеза белка ДНК считывается в РНК (в процессе транскрипции), которая служит матрицей для синтеза белков. А сама РНК крайне нестабильна, быстро разваливается, и весь процесс ДНК-РНК-белок идет только в одну сторону. Уже очень давно стало понятно, что реальное положение дел отличается от этого простенького описания. У истоков стояла Барбара Мак-Клинток, нобелевский лауреат (1983), открывшая транспозоны у кукурузы в 50-60-г годах. Это такие генетические элементы, которые умеют сами собой "прыгать" с места на место в геномах высших организмов. Кукурузой дело не ограничивается, более 40% генома млекопитающих, включая человека (45%) - это транспозоны. Часть из них давно разучились прыгать, а другая часть вполне себе прыгучи и сейчас. Транспозоны первого класса скачут очень забавным путем - они считываются в РНК, а потом РНК конвертируется обратно в ДНК с помощью той самой обратной транскриптазы, которая встречается у вирусов. Такие элементы называются ретротранспозоны, и скорее всего являются родственниками-потомками древних вирусов, навеки поселившихся в нашем геноме. Они зачастую, как вирусы, сами кодируют свою собственную обратную транскриптазу. И не только ее одну, для подобного непростого процесса нужны и другие ферменты. И все эти ужимки и прыжки постоянно происходят в геномах наших клеток, и к сожалению могут вызвать рак. Например, когда в результате перепрыгивания либо активируется, либо разрушается какой-нибудь онкоген-антионкоген (наш полезный ген, разбалансировка которого может вызвать неконторлируемое деление клеток). К счастью, обычно одного события подобного рода совершенно недостаточно, нужна целая череда мутаций, тем пока и живы.
3. Современные представления о непостоянстве генома рождались в диких муках и спорах. Центральная догма молекулярной биологии из школьного учебника, ДНК-РНК-белок, и сама родилась в борьбе, когда пришлось многократно доказывать, что приобретенные признаки не наследуются, например, рубка хвоста щенкам не приводит к отсутствию хвоста у их потомства. Эта борьба приняла особенно уродливые формы при Сталине- знаменитый лысенкизм, когда несогласных просто сажали, расстреливали, замаривали голодом в тюрьме, как Н.И.Вавилова. Конечно, теории Лысенко о перерождении овса в овсюг, ели в сосну, а мелких птиц в кукушек (или наоборот? не помню), - звучат как дурной анекдот. Но эта вакханалия началась еще до войны, а закончилась уже при Хруще, погубив кучу людей в процессе. А Лысенко так и не был наказан. Забавно, что сейчас современные представления о непостоянстве геноме поднимают на щит новые лысенкисты, которые пытаются нам внушить, что Трофим именно это и имел в виду. Хотя для него слова ДНК и хромосома были ругательными.
Один из основоположников настоящей генетики, изучающей непостоянство генома, был Роман Бениаминович Хесин-Лурье. Википедия: "Монография Хесина «Непостоянство генома» вышла в 1984 году с эффектом разорвавшейся бомбы. До этого приличные ученые считали и геном и хромосомный набор стабильными. Любые факты нестабильности воспринимались как лженаука и отметались." Я слушала его лекции на биофаке в 1983-м году, на них приежала вся многоученая Москва, сидели на ступеньках, стояли в коридоре. Хесин был замечательным лектором - он отличался прежде всего четкостью объяснения сложных вещей, без юмора, без блеска, просто и по делу. Прочел он нам 5 или 6 лекций, и до сих пор считаю, что это было лучшее, что мне дал биофак.
4. А не лучше ли было бы иметь мир без вирусов, или зачем нам это все эти механизмы? Мутации, в том числе вызванные вирусными перескоками, - это основа эволюционного процесса. И компоненты вирусов бывают нелишними, например обратная транскриптаза. Наша ДНК постоянно подвергается разрушениям от внешних воздействий, например, ультрафиолета, да и просто ломается, как всякая длинная цепочка. Ее надо чинить, и на это существует очень много разных механизмов (у меня есть подруга, которая этим занимается, очень все сложно). Сейчас показано, что один из механизмов ремонта ДНК может быть связан как раз с РНКовыми матрицами, на основе которых строится сломанный кусок ДНК. И как всегда, процесс ремонта ДНК тоже может вызывать рак, как и отсутствие процесса ремонта ДНК.
Итог: наш геном пластичен и постоянно подвергается разным воздействиям, каждое из которых может привести к сбою и онкогенезу. Механизмы поддержания стабильности тоже могут привести к такому же сбою и онкогенезу, куда не кинь - всюду клин. И вирусы - это малая часть уравнения. Они хорошо умеют встраиваться в наш геном. Однако наличие огромной массы бывших вирусов в нашем геноме тут очень полезно. Ибо если встраивание новых вирусов происходит более-менее случайно (а это показано), то их попадание в "ненужную массу непонятной и некодирующей ДНК" сильно снижает вероятность неприятных последствий. Так что спасибо старым родным вирусам за нашу счастливую старость: меньше шансов на активацию онкогена за счет попадания нового вируса.
5. Новые вирусы и вакцины. Давайте сразу договоримся, что вакцины все же делают не с намерением погубить человечество, а скорее наоборот - спасти. И что вакцины в современном мире состоят из части вируса, обычно совсем небольшой. А векторы для доставки, если это например, аденовирусы, делаются так, чтобы они не размножались. Есть ли вероятность встраивания куска вируса из вакцины в наш геном? Полностью исключить нельзя. Однако это будет кусок, а не вирус, дальше прыгать он сам не сможет, производство вируса с него налажено быть не может, это будет просто еще немножко балласта. По нынешней оценке только 1 (!) процент нашей геномной ДНК кодирует белки, все остальное - это регуляторные последовательности, бывшие вирусы, и в прямом смысле - непонятно что. Ну будет еще приращение дельта фиг, как говаривала моя подруга-математик, и что? Опасности от него меньше, чем от своих родных прыгучих ретротраспозонов.Которые кстати прыгают похоже нечасто.
В таком же ключе следует рассматривать случайное встраивание генома Ковида при инфекции. У самого вируса нет обратной транскриптазы, так что такое встраивание нетипично. В клетках хозяина есть соответствующие ферменты (например от прыгучих транспозонов), они могут провести встраивание. Давеча появилась статья о детекции вирусного встраивания у Ковида при инфекции, на мой взгляд - хорошая. Среди выводов: встраиваются только части генома, причем сравнительно небольшие, новый вирус из них образоваться не может, поэтому никаких инфекционных частиц нет, новые клетки не инфицируются, передачи другим пациентам быть не может. Из потенциально нехороших последствий - это гипертрофированная реакция иммунитета больного, если вирусный белок постоянно находится в организма. Однако на реальных пациентах такая реакция не показана.
Итог: стоит ли болеть этим вирусом? На мой взляд - лучше не надо. Как избежать - пойти и привиться. Тогда вируса не будет, и он не встроится. Случаев встраивания вакцины (и синтеза соответствующего белка) пока не показано, хотя такие исследования проводились. Еще раз: вирусы меняют нашу ДНК гораздо сильнее, чем вакцины (которые ее не меняют). И не надо повторять страшилки, особенно основанные на научных фактах - чаще всего это сплошное притягивание за уши.