O DNA viral em genomas humanos, incorporado a partir de infecções antigas, serve como antivirais que protegem as células humanas contra certos vírus atuais, de acordo com uma nova pesquisa.
Por Universidade de Cornell com informações de Science Daily.
O artigo, “Evolução e Atividade Antiviral de uma Proteína Humana de Origem Retroviral”, publicado em 28 de outubro na Science , fornece prova do princípio desse efeito.
Estudos anteriores mostraram que fragmentos de DNA viral antigo – chamados retrovírus endógenos – nos genomas de camundongos, galinhas, gatos e ovelhas fornecem imunidade contra vírus modernos que se originam fora do corpo, bloqueando-os de entrar nas células hospedeiras. Embora este estudo tenha sido realizado com células humanas em cultura no laboratório, ele mostra que o efeito antiviral de retrovírus endógenos provavelmente também existe para humanos.
A pesquisa é importante porque uma investigação mais aprofundada pode revelar um conjunto de proteínas antivirais naturais que levam a tratamentos sem efeitos colaterais autoimunes. O trabalho revela a possibilidade de um sistema de defesa do genoma que ainda não foi caracterizado, mas pode ser bastante extenso.
“Os resultados mostram que, no genoma humano, temos um reservatório de proteínas com potencial para bloquear uma ampla gama de vírus“, disse Cedric Feschotte, professor de biologia molecular e genética da Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida. John Frank, Ph.D. ’20, ex-aluno de pós-graduação no laboratório de Feschotte e agora pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Yale, é o primeiro autor do estudo.
Os retrovírus endógenos representam cerca de 8% do genoma humano – pelo menos quatro vezes a quantidade de DNA que compõem os genes que codificam as proteínas. Os retrovírus introduzem seu RNA em uma célula hospedeira, que é convertida em DNA e integrada ao genoma do hospedeiro. A célula então segue as instruções genéticas e produz mais vírus.
Desta forma, o vírus sequestra a maquinaria de transcrição da célula para se replicar. Normalmente, os retrovírus infectam células que não passam de uma geração para a próxima, mas alguns infectam células germinativas, como um óvulo ou espermatozóide, o que abre a porta para o DNA retroviral passar de pai para filho e, eventualmente, tornar-se uma instalação permanente no genoma do hospedeiro.
Para que os retrovírus entrem em uma célula, uma proteína do envelope viral se liga a um receptor na superfície da célula, como uma chave em uma fechadura. O envelope também é conhecido como uma proteína de pico para certos vírus, como o SARS-CoV-2.
No estudo, Frank, Feschotte e colegas usaram genômica computacional para escanear o genoma humano e catalogar todas as possíveis sequências de codificação de proteínas do envelope retroviral que podem ter retido a atividade de ligação ao receptor. Em seguida, eles executaram mais testes para detectar quais desses genes estavam ativos – ou seja, expressando produtos de genes do envelope retroviral em tipos específicos de células humanas.
“Encontramos evidências claras de expressão”, disse Feschotte, “e muitos deles são expressos no embrião inicial e em células germinativas, e um subconjunto é expresso em células imunes após a infecção”.
Depois que os pesquisadores identificaram as proteínas do envelope antiviral expressas em diferentes contextos, eles se concentraram em uma, Suppressyn, porque era conhecido por se ligar a um receptor chamado ASCT2, o ponto de entrada celular para um grupo diversificado de vírus chamados retrovírus do tipo D. Suppressyn mostrou um alto nível de expressão na placenta e no desenvolvimento embrionário humano muito precoce.
Eles então realizaram experimentos em células semelhantes à placenta humana, já que a placenta é um alvo comum para vírus.
As células foram expostas a um retrovírus tipo D chamado RD114, que é conhecido por infectar naturalmente espécies felinas, como o gato doméstico. Enquanto outros tipos de células humanas que não expressam Suppressyn podem ser facilmente infectados, as células-tronco placentárias e embrionárias não foram infectadas. Quando os pesquisadores esgotaram experimentalmente as células placentárias de Suppressyn, elas se tornaram suscetíveis à infecção por RD114; quando o Suppressyn foi devolvido às células, eles recuperaram a resistência.
Além disso, os pesquisadores fizeram experimentos reversos, usando uma linhagem de células embrionárias de rim normalmente suscetível ao RD114. As células se tornaram resistentes quando os pesquisadores introduziram experimentalmente o Suppressyn nessas células.
O estudo mostra como uma proteína humana de origem retroviral bloqueia um receptor celular que permite a entrada viral e a infecção por uma ampla gama de retrovírus que circulam em muitas espécies não humanas. Desta forma, disse Feschotte, os retrovírus antigos integrados ao genoma humano fornecem um mecanismo para proteger o embrião em desenvolvimento contra a infecção por vírus relacionados.
Trabalhos futuros explorarão a atividade antiviral de outras proteínas derivadas do envelope codificadas no genoma humano, disse ele.
Os co-autores incluem Carolyn Coyne, virologista da Escola de Medicina da Duke University, e Jose Garcia-Perez, biólogo molecular da Universidade de Granada, Espanha.
O estudo foi financiado por Cornell, National Institutes of Health, Wellcome Trust-University of Edinburgh Institutional Strategic Support Fund, European Research Council e Howard Hughes Medical Institute.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Universidade de Cornell. Original escrito por Krishna Ramanujan, cortesia do Cornell Chronicle.
Referência do jornal :
John A. Frank, Manvendra Singh, Harrison B. Cullen, Raphael A. Kirou, Meriem Benkaddour-Boumzaouad, Jose L. Cortes, Jose Garcia Pérez, Carolyn B. Coyne, Cédric Feschotte. Evolution and antiviral activity of a human protein of retroviral origin. Science, 2022; 378 (6618): 422 DOI: 10.1126/science.abq7871
