Choroby autoimmunologiczne – kiedy ciało traci kontrolę nad uśpionym DNA wirusowym

Spora część ludzkiego DNA ma pochodzenie wirusowe. W pewnych warunkach te nasze powirusowe elementy genetyczne stają się nadaktywne, co prowadzić może do chorób autoimmunologicznych. Taki wniosek płynie z najnowszych badań międzynarodowego zespołu naukowców z udziałem Polki, Magdaleny Madej.

Gdy układ odpornościowy atakuje własne ciało

„To odkrycie pomaga nam lepiej zrozumieć, dlaczego u niektórych osób układ odpornościowy zaczyna atakować własne ciało. Mam nadzieję, że w przyszłości te wyniki mogą ułatwić diagnozę oraz otworzyć drogę do badań nad terapiami RNA w chorobach autoimmunologicznych” – mówi Magdalena Madej, doktorantka z Uniwersytetu w Lund, pierwsza autorka pracy z „Cell Reports”.

Wirusy, aby się namnażać, potrzebują komórek gospodarza. Muszą wpiąć swoje geny w DNA np. bakterii, zwierzęcia, rośliny, grzyba. Geny te namnażane są więc przez maszynerię komórkową gospodarza. Czasem te obce fragmenty DNA zapisują się trwale w genomie i są przekazywane z pokolenia na pokolenie.

Dziś wiadomo, że ponad 40 proc. ludzkiego DNA stanowią tzw. mobilne elementy genetyczne, w tym endogenne retrowirusy i retrotranspozony, z których wiele ma właśnie pochodzenie wirusowe. To pozostałości po dawnych infekcjach sprzed milionów lat, które wbudowały się w nasz genom i były dziedziczone. Niektóre z tych elementów genetycznych zostały „przyswojone” przez organizm i pełnią użyteczne funkcje, inne są neutralne, ale są też takie, które mogą szkodzić – np. uszkadzać aktywne geny lub prowokować odpowiedź immunologiczną.

Działanie enzymu PUS10

Nowe badania z „Cell Reports”, potwierdzają, że organizm ma swoje sposoby, żeby regulować aktywację tych wirusowych fragmentów. Jeśli zaś coś w tym mechanizmie pójdzie nie tak, rozwinąć się mogą niektóre choroby autoimmunologiczne. I tak badacze opisali działanie enzymu PUS10, który działa trochę jak strażnik, który pilnuje porządku wśród genów pochodzenia wirusowego.

„Kiedy tego enzymu brakuje, dawne powirusowe sekwencje zaczynają się uaktywniać, a układ odpornościowy interpretuje to jako atak z zewnątrz” – powiedziała doktorantka.

Znane od lat enzymy z grupy PUS regulują wiele procesów komórkowych, takich jak produkcja białek czy alternatywne składanie RNA. W przypadku PUS10, którego dotyczy nowe badanie, kluczowa okazała się funkcja regulacyjna niezależna od jego aktywności enzymatycznej.

Badacze pokazali, że nieprawidłowe działanie enzymu PUS10 ma związek z występowaniem tocznia (choroba autoimmunologiczna, jednym z objawów bywa rumień w kształcie motyla na twarzy) i nieswoistego zapalenia jelita grubego (np. choroba Leśniowskiego-Crohna).

„Aby lepiej zbadać rolę PUS10 w nieswoistym zapaleniu jelita grubego in vivo, porównaliśmy podatność na zapalenie jelita grubego (wywołane przez pewien związek - DSS) u myszy typu dzikiego i pozbawionych PUS10. Wyniki pokazały, że brak PUS10 prowadzi do nasilenia stanu zapalnego, podczas gdy u myszy typu dzikiego takie objawy były minimalne” – opisuje badaczka.

Jak zaznacza, to wskazuje, że PUS10 odgrywa istotną rolę w regulacji odpowiedzi zapalnej w jelicie. Przewlekłe zapalenie jelita grubego, takie jak w nieswoistych zapaleniach jelit, jest znanym czynnikiem ryzyka rozwoju raka jelita grubego, co podkreśla znaczenie zrozumienia roli PUS10 w kontroli procesów zapalnych.

Rola strażnika

Badacze sprawdzali też, które geny są rozregulowane, kiedy PUS10 w organizmie nie działa. Okazało się, że u osób z toczniem taka genetyczna sygnatura wygląda podobnie. Enzym ten może więc mieć wpływ na rozwój tej choroby.

„Rolę enzymu PUS10, którą opisaliśmy, można porównać do roli strażnika, który broni komórek, by wirusowe echa z przeszłości nie budziły niepotrzebnego alarmu” – opisuje dr Madej.

Choć sekwencje genetyczne wirusowego pochodzenia są „nasze”, bo zakodowane w DNA, ich niekontrolowana aktywność przypomina organizmowi infekcję wirusową. Układ odpornościowy, nie rozpoznając sytuacji, zaczyna atakować własne komórki – co prowadzi do autoagresji. Ten mechanizm jest już znany z wcześniejszych publikacji naukowych. Teraz badania pokazały kolejny molekularny mechanizm związany z aktywacją powirusowych sekwencji; wykazały też, jak prowadzić to może w komórkach organizmu do autoagresji. (PAP)