הגן המאובן - נגיפי RNA קטלניים משולבים (גם) בגנום האדם

הגנומים של היצורים הנחשבים מפותחים יותר, כגון האדם, וכמובן גם גנומים של יונקים אחרים מכילים "מאובנים גנטיים" של נגיפים שונים, בעיקר מקבוצת הרֶטרוֹ-וירוסים (הנגיפים המהופכים). רטרו-וירוסים הם נגיפי RNA בעלי מחזור חיים הכולל השתלבות של העתק DNA של הגנום שלהם (המיוצר באמצעות אנזים המכונה reverse transcriptase) בגנום של המאכסן. העתק זה מכונה פרו-וירוס (provirus או קדם-נגיף). על פי המידע שבפרו-וירוס מיוצרים בהמשך חלבונים וכן העתקי RNA חדשים של הנגיף המרכיבים את הצאצאים הנגיפיים.

לעתים, לאחר השתלבות העתק ה-DNA של הנגיף בגנום המאכסן, חלות מוטציות המונעות את המשך מחזור החיים הנגיפי והרצף שלו נשאר בגנום. אם האירוע מהתרחש בתאי מערכת הרבייה נשאר הרצף הנגיפי כ"מאובן" גנטי ומורש לדורות הבאים. מתברר כי שמונה אחוזים (!) מהגנום האנושי הם מאובנים גנטיים של רטרו-וירוסים!, ובתנאים מסויימים אף אפשר "להחיות אותם".

בשנת 2007, כשניסו להבין מדוע פרצה "הפרעת התמוטטות הנחיל" בכוורות דבורים ברחבי העולם, התברר כי הנגיף IAPV, Israeli acute paralysis virus, הוא הגורם למחלה. עוד התברר שהנגיף משאיר, במנגנון לא ידוע, העתקי DNA של חלקים מהגנום שלו בחלק מהדבורים; אף שנצפה בדבורים עם הנגיף ה"אינטגרטיבי" שינוי התנהגותי, הועלתה השערה שייתכן כי הדבורים הללו חסינות מפני השפעתו הקטלנית של הנגיף. השתלבות העתק DNA של נגיף RNA שאינו רטרו-וירוס נצפתה גם בצמחים ובתחילת 2010 גם ביונקים: במקרה זה מדובר בנגיף Borna.

כדי לבדוק עד כמה התופעה הזו של השתלבות העתקי DNA של נגיפי RNA שאינם רטרו-וירוסים נפוצה בחולייתנים, חיפשה קבוצת מחקר הכוללת את ולדימיר בליי (Belyi) וארנולד לווין (Levine) מאוניברסיטת פרינסטון, ואת אנה סקלקה (Skalka) מאוניברסיטת פילדלפיה, מאובנים גנטיים של כל נגיפי ה-RNA שאינם רטרו-וירוסים.

ב-19 מהחולייתנים שנבדקו נמצאו שרידים כאלה, ובסך הכל 80 מאובנים גנטיים של גנים נגיפי RNA, מקצתם פעילים. עם זאת, הנגיפים המאובנים היו מוגבלים ברובם המכריע רק לשתי קבוצות: נגיפי הפילוֹ (Filoviruses) ונגיפי בּוֹרנה (Bornaviruses).

נגיפי פילו הם נגיפים  קטלניים, הגורמים לקדחת מדממת. על שני הנגיפים המוכרים, Ebola ו-Marburg כתבתי בעבר בכתבה "נגיפי יום הדין" בכתב העת "גליליאו" (112, דצמבר 2007). נגיפי בורנה גורמים למחלות נוירולוגיות קטלניות בסוסים, בבקר ובבעלי חיים אחרים שבמשק האדם. לשתי קבוצות נגיפים אלה אין שלב של DNA במחזור החיים שלהם כמו שיש לנגיפי הרטרו (Retroviruses).

כיצד השתלבו נגיפי RNA אלה בגנום של המאכסן? חשוב לציין שלָרוב נגיפים אלה אינם מגיעים כלל לגרעין התא, אלא מתרבים בציטופלסמה, וגם כשהם מגיעים לגרעין אין מעורב DNA במנגנון הכפלתם. מנגנון אפשרי אחד הוא שבמהלך הדבקה משותפת עם רטרו-וירוס, נוצר העתק DNA גם של הגנום של הנגיף הנוסף - וזה השתלב איכשהו בגנום של המאכסן.

מה הסיבה שנשמר הרצף הנגיפי בגנום של המאכסן ושל צאצאיו? האם השתמרות הרצף הנגיפי הקנתה יתרון כלשהו למאכסן? האם מדובר במעין חיסון טבעי, שמנע הידבקות באותם נגיפים קטלניים? יש רמזים שאכן כך הוא, אך יש צורך במחקר נוסף כדי לאשש זאת.

תרשים של הגנום של שלושה מהנגיפים המשולבים - נגיפי הבורנה, מרבורג ואבולה
המקור

לקריאה נוספת

Vladimir A. Belyi, Arnold J. Levine, Anna Marie Skalka;, Unexpected Inheritance: Multiple Integrations of Ancient Bornavirus and Ebolavirus/Marburgvirus Sequences in Vertebrate Genomes. PLoS Pathogens, July 2010.

דרור בר-ניר, החזרה לחיים של פניקס - נגיף רטרו קדום, "גליליאו" 101, ינואר 2007

דרור בר-ניר, נגיף אוסטרלי שם ישראלי ודבורה אמריקנית ז"ל, "גליליאו" 111, נובמבר 2007

פורסם במקור ב"גליליאו", גיליון 146, עמ' 23, אוקטובר 2010. עודכן