Virus yang menjangkiti nenek moyang kita jutaan tahun yang lalu bukanlah sejarah purba — mereka masih bersama kita. Sisa-sisa gen virus membentuk bagian yang relatif besar dari DNA modern kita, dan para ilmuwan sebagian besar tidak pasti peran apa, jika ada, yang mereka mainkan.
Konten terkait
- Untuk Virus, Cara Terbaik untuk Menginfeksi Bayi adalah Melalui Mama
- Ketika Datang ke Virus West Nile, Cardinals Atlanta Mungkin Juru Selamat Kita
- Beberapa Mikroba yang Ditularkan Secara Seksual Mungkin Baik untuk Anda
- 11 Alasan untuk Mencintai Bakteri, Jamur dan Spora
Sekarang bukti menunjukkan bahwa selama evolusi manusia kita telah memilih bahan genetik sisa dari beberapa "virus fosil" ini untuk membalikkan keadaan dan membantu sistem kekebalan tubuh kita melawan penyakit.
Para ilmuwan telah mengetahui bahwa DNA kita dibumbui dengan sedikit virus sejak genom manusia pertama kali diurutkan sekitar 15 tahun yang lalu. Namun, “ini mengejutkan bagi banyak orang, ” kata rekan penulis studi Cedric Feschotte, seorang ahli genetika di Universitas Utah. "Ini hampir meresahkan."
Kode genetik tambahan datang khusus dari retrovirus, yang menyerang sel inang dengan cara yang unik. "Di antara semua virus hewan, mereka adalah satu-satunya yang mengintegrasikan bahan genetik mereka sendiri ke dalam kromosom inang mereka, " kata Feschotte.
Ketika retrovirus kuno menginfeksi nenek moyang kita, mereka terkadang menyusup ke sel sperma atau sel telur manusia. Jika sel-sel itu terus membuahi embrio, gen virus apa pun yang dimasukkan ke dalamnya memiliki tiket untuk naik dari satu generasi ke generasi berikutnya.
Sepanjang jalan, DNA penyerbu ini terkadang memunculkan virus baru — tetapi hanya untuk sementara waktu. Selama beberapa generasi, mutasi genetik secara bertahap mengubah virus-virus ini dan akhirnya mematikan kemampuan mereka untuk menginfeksi sel-sel baru atau sepenuhnya mereplikasi diri mereka sendiri. Saat ini, sebagian besar keanehan virus kuno yang tersisa dalam genom manusia tidak memiliki fungsi yang jelas.
“Sangat penting untuk memahami bahwa dari 8 persen ini — ratusan ribu serpihan DNA yang tersebar di seluruh genom ini — sebagian besar materi itu hanya ada di sana dan meluruh, ” jelas Feschotte. “Pekerjaan kami, dan benar-benar dari rekan pasca-doktoral kami Ed Chuong, yang melakukan semua pekerjaan ini, adalah menemukan jarum di tumpukan jerami — untuk mengidentifikasi beberapa dari beberapa elemen yang mungkin telah terkooptasi untuk inovasi seluler di jalan evolusi. "
Sebagai bagian dari pekerjaan mereka, para ilmuwan melihat potongan retrovirus kuno yang berada di dekat gen yang diketahui berfungsi dalam kekebalan. Mereka menemukan bahwa virus fosil aktif ketika terpapar protein pensinyalan yang disebut interferon, yang dilepaskan oleh sel darah putih dan sel lain selama infeksi virus. Interferon menghambat pertumbuhan virus dan meluncurkan produksi protein anti-virus dalam sel terdekat lainnya.
Tim kemudian mengamati tiga baris sel manusia yang berbeda untuk melihat apakah virus fosil dalam genom mereka dapat mengikat protein pensinyalan pro-inflamasi yang membantu menyalakan sistem kekebalan tubuh. Mereka mengidentifikasi 20 keluarga yang melakukannya, termasuk satu yang dijuluki MER41 yang memasuki pohon evolusi kami sebagai virus sekitar 45 hingga 60 juta tahun yang lalu.
Tim kemudian mengeksplorasi bagaimana sistem kekebalan berfungsi tanpa beberapa komponen virus ini. Mereka menggunakan alat pengeditan genom yang disebut CRISPR / Cas9 untuk menghapus empat bagian dari sisa virus DNA. Setiap kali mereka melakukannya, itu melumpuhkan sistem kekebalan tubuh bawaan kita — sel-sel tidak sepenuhnya menanggapi interferon seperti sebelumnya, tim melaporkan minggu ini di Science .
Para peneliti berspekulasi bahwa saklar pengatur semacam itu pernah memastikan bahwa virus purba akan dapat mereplikasi dirinya sendiri sebelum tanggapan kekebalan, sebuah strategi yang telah terlihat dalam retrovirus modern, termasuk HIV.
"Kami tidak terlalu terkejut melihat bahwa 50 juta tahun yang lalu virus di luar sana mungkin telah menggunakan strategi itu untuk tujuan egoisnya sendiri, " kata Feschotte. "Sangat ironis bahwa tabel telah berubah, dan bahwa unsur-unsur yang diturunkan dari virus ini telah dikooptasi untuk mengatur gen yang mengendalikan, antara lain, infeksi virus."
Studi ini menarik karena menambah bukti yang meningkat untuk cara materi genetik dari virus purba telah digunakan kembali untuk keuntungan kita, kata virolog medis Universitas Oxford Gkikas Magiorkinis. Misalnya, protein yang disebut syncytin, yang penting untuk membangun plasenta pada mamalia, berasal dari gen virus purba yang pernah membantu virus menyebar di dalam tubuh.
“Jarang sekali bahwa beberapa rangkaian virus ini mendarat di tempat yang tepat pada waktu yang tepat, tetapi jelas ada banyak peluang, dan itulah kuncinya, ” kata Feschotte. "Ini mungkin puncak gunung es."
Magiorkinis mencatat, bahwa meskipun DNA virus tampaknya memberikan dorongan gen kita dalam keadaan tertentu, itu tidak selalu sesuatu yang sangat diperlukan untuk kelangsungan hidup kita. Sebagai gantinya, beberapa penolong virus kemungkinan menjadi aktif karena mereka memberi manusia purba keunggulan dalam keadaan tertentu.
"Misalnya, " ia berspekulasi, "dorongan respon imun bawaan seperti yang dijelaskan dalam makalah ini kemungkinan telah menyediakan cara untuk memerangi epidemi kuno yang disebabkan oleh bentuk retrovirus yang eksogen, atau mungkin bahkan yang lain."
Proses serupa juga bisa menghasilkan hasil yang lebih gelap. Sisa-sisa virus tersebut telah dikaitkan dengan berbagai penyakit, termasuk penyakit neurodegeneratif ALS. Peran gen-gen ini dapat berperan dalam hal ini dan penyakit-penyakit lain tetap tidak jelas, tetapi Feschotte dan timnya berpendapat bahwa pekerjaan mereka mungkin menawarkan petunjuk baru tentang alasan sisa-sisa virus menjadi aktif dalam genom kita dan apa yang terjadi ketika proses itu berjalan serba salah.
“Pengaktifan kembali beberapa saklar yang diturunkan dari virus ini dapat menyarankan hipotesis yang dapat diuji mengenai apa yang bisa terjadi ketika urutan virus ini menjadi salah diatur, misalnya dalam konteks kanker tertentu dan penyakit autoimun, ” katanya.
