Virus antics amagats en el nostre ADN

Fa centenars de milions d’anys alguns virus van infectar els nostres avantpassats en un procés que va deixar rastre a l’ADN. Actualment s’investiga quin paper juga aquest ADN viral.

Un 8% del genoma humà té l’origen en virus que van infectar els nostres avantpassats fa milions d’anys. Durant l’embaràs el fetus i la placenta produeixen proteïnes que procedeixen d’aquesta infecció

Gràcies a Betsabé Ribas.

http://www.ara.cat/suplements/ciencia/Virus-antics-amagats-nostre-ADN_0_1887411284.html

Aquest juliol uns científics ens han fet saber que per les venes de les dones embarassades hi circula una estranya proteïna. Ningú no sap ben bé què hi fa. El que fa tan inusual aquesta proteïna, anomenada hemo, és que no la produeix la mare, sinó un gen al fetus i la placenta. Aquest gen originàriament prové d’un virus que va infectar els nostres avantpassats mamífers fa més de 100 milions d’anys.

L’hemo no és l’única proteïna que té un origen tan estrany: el nostre ADN conté aproximadament 100.000 partícules d’ADN viral, que en total constitueixen prop d’un 8% del genoma humà. I els científics tot just comencen a esbrinar quines conseqüències té per a nosaltres aquest ADN viral.

Aris Katzourakis -viròleg de la Universitat d’Oxford- i els seus col·legues han publicat fa poc un article a la revista Trends in Microbiology en què estudien la possibilitat que els gens virals que produeixen proteïnes com l’hemo tinguin unes repercussions inesperades en la nostra salut. Potser alguns d’aquests antics virus ens protegeixen de les malalties; d’altres podrien augmentar el risc de càncer, entre altres malalties. “No hi ha una disjuntiva clara: no pots dir si és una cosa bona o dolenta. És molt més complicat”, afirma Aris Katzourakis en una entrevista. “Tot just comencem a investigar”.

L’origen de l’ADN viral

La major part del nostre ADN viral prové dels retrovirus, un grup que inclou el VIH. Un retrovirus envaeix una cèl·lula hoste i insereix els seus gens en l’ADN d’aquesta cèl·lula. Aquests gens virals s’apoderen de la maquinària de la cèl·lula per fer nous virus, que es dispersen per infectar més cèl·lules. Si un retrovirus infecta un òvul o l’esperma, el seu ADN pot passar a la generació següent i a la posterior. Quan els retrovirus es converteixen en polissons hereditaris, els científics en diuen retrovirus endògens. Al principi els retrovirus endògens convencen les cèl·lules de produir més retrovirus capaços d’infectar altres cèl·lules. Però al llarg de les generacions, l’ADN viral muta i a la llarga els retrovirus endògens perden la capacitat d’infectar noves cèl·lules.

Tot i que perden força, aquests retrovirus endògens a vegades encara tenen la capacitat de produir proteïnes. I, en certa manera, també es poden reproduir. Poden obligar les cèl·lules a fer còpies del seu ADN, les quals s’introdueixen de nou en el genoma de la mateixa cèl·lula. N’hi ha prou amb una infecció perquè un retrovirus endogen pugui generar centenars de còpies d’ell mateix en l’ADN del seu hoste.

Hi ha retrovirus endògens exclusius dels humans, però d’altres es troben en diverses espècies. Al gener Ari Katzourakis va publicar amb altres autors un estudi que demostra que en peixos com el bacallà i la tonyina també hi ha un retrovirus habitual entre els mamífers. Segons aquest estudi, els retrovirus van envair els nostres avantpassats marins fa 450 milions d’anys o potser més.

De la mateixa manera que tenim defenses contra els virus de vida lliure, també hem desenvolupat defenses contra els retrovirus endògens. Per exemple, les nostres cèl·lules poden cobrir el seu ADN amb molècules que eliminen els gens virals. Però de vegades aquests gens virals continuen actius. Per exemple, en molts tipus de cèl·lules tumorals els científics hi troben proteïnes produïdes per retrovirus endògens.

ADN viral i càncer

Aquest descobriment ha alimentat un debat que fa temps que dura: ¿els retrovirus endògens contribueixen a l’aparició del càncer? Hi ha estudis recents que fan pensar que sí. Un equip d’investigadors francesos ha manipulat cèl·lules humanes sanes perquè produeixin una proteïna viral que es troba en molts tumors i han observat el creixement d’aquestes cèl·lules en una càpsula de Petri. La proteïna va fer que les cèl·lules es comportessin d’una manera sospitosament semblant a la de les canceroses: van canviar de forma, allargant-se i aprimant-se, i també van començar a moure’s per la càpsula. A més, la proteïna viral va fer que les cèl·lules activessin altres gens vinculats al càncer.

Però John M. Coffin, viròleg a la Tufts University, sospita que aquestes proteïnes no són tan importants com sembla. Creu que, en molts casos, les cèl·lules canceroses produeixen proteïnes virals només perquè activen els gens -tant els humans com els virals- d’una manera arbitrària. “Partim de la idea que en bona part és fruit de l’atzar”, afirma Coffin. En alguns casos, però, Coffin creu que hem domesticat els nostres virus. A partir de retrovirus endògens, produïm unes proteïnes que s’encarreguen de funcions importants per a nosaltres. Per exemple, hi ha retrovirus endògens que ens protegeixen d’altres virus.

L’enigma de les proteïnes virals

I hi ha proteïnes virals que són importants per a la reproducció. Les placentes produeixen proteïnes víriques, i els científics han descobert que n’hi ha unes, les anomenades sincitines, que fusionen cèl·lules placentàries, un pas fonamental per al desenvolupament del fetus. La hipòtesi amb què treballa Coffin és que “sense sincitines l’evolució dels mamífers hauria sigut molt diferent”.

Fa cinc anys la biòloga francesa Odile Heidmann i els seus col·legues van buscar altres retrovirus endògens al genoma humà. Heidmann, que treballa a Gustave Roussy, un institut de recerca oncològica de París, va descobrir un segment d’ADN viral fins aleshores desconegut. Amb els seus col·legues li va donar el nom d’hemo. Per a la seva sorpresa Heidmann va trobar versions de l’hemo en altres espècies. En el cas dels primats, el gen que produeix aquesta proteïna gairebé no ha canviat al llarg del temps. Aquesta presència constant en moltes espècies demostra que el gen i la seva proteïna tenen un important objectiu: “No és només una relíquia”, afirma Heidmann. Les mutacions de l’hemo deuen haver sigut perjudicials o fins i tot mortals per als desafortunats animals que les van patir.

La placenta produeix hemo, i també les cèl·lules de la fase inicial de l’embrió. De moment, però, Heidmann i els seus col·legues han sigut incapaços d’esbrinar per què. “L’hemo és antiquíssim, o sigui que ha de servir per a alguna cosa”, afirma. Creu que potser les proteïnes de l’hemo són un missatge que el fetus envia a la mare amb l’objectiu d’inhibir el seu sistema immunitari perquè no l’ataqui a ell.

Proteïnes virals i desenvolupament

També hi ha altres possibilitats, però. En la seva fase inicial, l’embrió és un caldo de cultiu per als retrovirus endògens, segons el que han demostrat estudis recents. Per entendre per què les cèl·lules embrionàries produeixen proteïnes víriques, els científics han fet experiments per esbrinar què passa quan se silencien els gens virals. Aquests experiments fan pensar que les proteïnes virals ajuden l’embrió a desenvolupar una sèrie de teixits.

Al principi les cèl·lules d’un embrió poden convertir-se en qualsevol tipus de teixit. A mesura que aquestes cèl·lules mare es van dividint, poden perdre aquesta flexibilitat i esdevenen un tipus determinat de cèl·lula. Tot seguit les cèl·lules solen desactivar els seus gens virals. Sembla que les proteïnes virals ajuden les cèl·lules mare a no perdre aquest potencial.

I Gkikas Magiorkinis, de la Universitat d’Atenes, creu que aquesta característica pot tenir un origen sinistre. Potser els virus fan servir els embrions per fer més còpies d’ells mateixos. Com que les seves cèl·lules hoste mantenen la condició de cèl·lules mare durant més temps, els virus poden envair més parts del cos de l’embrió. “Quan l’hoste creixi, tindrà còpies del retrovirus a la majoria de les seves cèl·lules”, diu Magiorkinis.

Aquesta estratègia podria tenir més conseqüències que la creació de nous virus. Les cèl·lules mare poden produir òvuls i espermatozoides als embrions. I potser els virus tindran més opcions de passar a la generació següent. En altres paraules: és possible que els embrions, en la seva fase inicial, estiguin a mercè dels estratagemes dels virus per manipular-los. Segons Katzourakis: “Estem explotant una propietat que ha evolucionat en benefici del virus”.