Prečo sme zraniteľní vírusom HIV-1?

Syndróm získanej imunitnej nedostatočnosti, AIDS, prerástol do pandémie. Väčšina vedcov a lekárov si myslí, že vzniká po nákaze vírusom HIV-1. Ten takmer určite zmutoval z opičieho vírusu SIV, presnejšie šimpanzieho variantu SIVcpz. SIV sa z ulovených opíc kedysi preniesol na šimpanzy. SIVcpz zasa cez ich mäso začiatkom 20. storočia na človeka, pretože v stredozápadnej Afrike patrí k divine vykrývajúcej deficit bielkovín. Šimpanzom ani opiciam SIV zjavne neškodí. Účinok HIV-1 na človeka je však ničivý.

Čo majú ľudoopy a my nie

V najnovšom čísle Science príčinu tohto rozdielu opísal trojčlenný tím Michaela Emermana zo Strediska Freda Hutchinsona pre výskum rakoviny v Seattle (USA). Paradoxne ňou môže byť úspech imunitného systému dávnych predkov ľudského rodu voči inému vírusu. Nazýva sa PtERV1 (Pan troglodytes endogenous retrovirus 1). Je to endogénny vírus, zabudovaný do genómu čiže genetického základu hostiteľa, takže sa prenáša z generácie na generáciu.

Ľudský genóm z ôsmich percent tvoria početné kópie retrovírusov. Množstvo mutácií však počas miliónov rokov evolúcie potlačilo ich aktivitu a napokon ich znefunkčnilo. Pred tromi až štyrmi miliónmi rokov, po rozchode ľudskej a šimpanzej línie, PtERV1 napadol šimpanzy, gorily a opice Starého sveta. Veľmi úspešne. K prekvapeniam nedávneho porovnania ľudského a šimpanzieho genómu patril fakt, že šimpanzia DNA obsahuje 130 neaktívnych kópií PtERV1 (z predbežných údajov o DNA gorily vyplýva tiež vyše 100.) Ľudská DNA však neobsahuje ani jedinú kópiu, čo je vlastne najväčší známy jednotlivý rozdiel medzi ľudským a šimpanzím genómom.

V praveku výhra, dnes porážka

Kľúčovým hráčom bol podľa všetkého ľudský imunitný protivírusový gén TRIM5alfa. Jeho bielkovinový produkt sa viaže na PtERV1 a účinne ho ničí predtým, ako sa vírus v tele stihne rozmnožiť. Túto bitku ľudskí predkovia vyhrali. Proti PtERV1 získali dedičnú odolnosť.

Tím zo Seattle na báze úsekov šimpanzej DNA tento vírus približne z jednej pätiny zrekonštruoval. Vytvorili jeho jadrovú bielkovinu, tvoriacu obal genetického materiálu. Vírus pri tom oslabili, aby infikoval iba raz. Na ľudských bunkách sa ukázalo, že bielkovina TRIM5alfa vzkriesenú vírusovú fosíliu neutralizovala. PtERV1 sa nezabudoval do ľudského genómu.

TRIM5alfa takto fungoval i pred štyrmi miliónmi rokov ľudským predkom. Boli to gracílne stavaní australopitekovia, ktorí so svojimi robustnými náprotivkami vypĺňajú dobu od rozchodu ľudskej línie so šimpanziou po vznik samotného ľudského rodu Homo pred 2,3- až 2,5-milióna rokov. (Najstaršie fosílie nášho druhu Homo sapiens majú asi 200-tisíc rokov.) Vedci potom skúsili obmenou stavby vylepšiť bielkovinu TRIM5alfa, aby zvládala boj aj proti HIV-1. Ľudoopie a opičie verzie TRIM5alfa to dokážu a všeobecne sú proti retrovírusom účinnejšie ako ľudská verzia. No tým zasa potlačili jej schopnosť čeliť PtERV1.

"Archeológia" vírusov

Ilustruje to význam paleovirológie - "archeologického" skúmania infekcií dávnymi vírusmi, ktorých dedičstvo pretrváva v genómoch. Šimpanzia TRIM5alfa brzdí aj PtERV1 a obsahuje tú istú mutáciu ako ľudská (v porovnaní s inými primátmi). Napriek tomu je v šimpanzej DNA záplava PtERV1. So šimpanziou TRIM5alfa asi pôsobil ďalší, zatiaľ neznámy imunitný faktor. Alebo sa TRIM5alfa v ľudskej a šimpanzej línii vyvinuli nezávisle až po ich rozchode, zrejme pri infekciách inými vírusmi, ale ešte kým sa pred 1-2 miliónmi rokov rozišli šimpanz učenlivý a šimpanz bonobo a neskôr vznikli štyri poddruhy šimpanza učenlivého.

Autor: spolupracovník SME