тидные последовательности SRV. В этой связи есть основания считать, что источником заражения людей мо­ гут быть обезьяны — носители SRV. Еще одним потенциальным источни­ ком заражения людей SRV могли и могут быть вакцины (и другие биопре­ параты), для получения которых ис­ пользовались первичные культуры кле­ ток обезьян, зараженных SRV. Таким образом, наиболее вероятными пред­ ставляются горизонтальный и, в част­ ности, межвидовой пути передачи SRV. Достоверных сведений о вертикальной передаче этих вирусов пока нет.

SRV, не имеющие онкогенов, мо­ гут косвенно участвовать в процессе канцерогенеза, индуцируя иммуноде­ фицит. В то же время есть прямые до­ казательства участия JSRV и ENTV в развитии опухолей дыхательных путей у овец и коз, однако имеется ли по­ добный вирус у людей — пока не из­ вестно.

В заключение нужно подчеркнуть, что SRV редко, но, по-видимому, все же могут циркулировать среди людей. Не исключено, что существует особый (рекомбинантный?) SRV человека, су­ щественно отличающийся от извест­ ных SRV. Установлена связь отдель­ ных ретровирусов типа D с онкологи­ ческими заболеваниями животных, но обнаружить какую-либо ассоциацию этих вирусов с онкологическими или другими заболеваниями у человека пока не удалось.

Рекомендуемая литература

Bohannon R. С, Donehover L. Α., Ford R. J.

Isolation of type D retrovirus from B-cell lymphomas of a patient with AIDS // J. Virol. - 1991. - Vol.65, N 1 1 . - P. 5663-5672.

Bray M., Prasad S., Dubag J. W. et al. A small element from the Mason-Pfizer Monkey Virus genome makes human immunodefi­ ciency virus type 1 expresion and replica­ tion Rev-independent // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1994. - Vol. 915. - P. 1256-1260.

De las Heras M., Barsky S. H., Hasleton P. et al. Evidence for a protein related immu­

nologically to the jaagsiekte sheep retrovi­ rus in some human lung tumors. // Europ. Respir J. - 2000. - Vol. 16, N 2. - P. 330-332.

DeMartini J. C. Bishop J., Allen Т. E. et al.

Jaagsiekte sheep retrovirus proviral clone JSRV JS7 derived from the JS7 lung tu­ mor cell line induces ovine carcinoma and is integrated into the surfactant protein A

type D retroviruses infection in healthy African green monkeys (AGMs) used in biomedical research // Lancet. — 1998. — Vol. 351. - P. 1705.

Morozov V. Α., Lagaye S., Lyakh L., Ter Meulen J. Type D retrovirus markers in healthy Africans from Guinea // Res. Virol. — 1996. - Vol. 147, N 6. - P. 341-351.

Palmarini M., Fan H., Sharp J. M. Sheep pul­ monary adenocarcinomas: a unique model of retrovirus-associated lung cancer // Trends Microbiol. — 1997. — Vol. 5. — P. 478-483.

5.9. Эндогенные ретровирусы человека

Η. Б. Сенюта, Α. Μ. Клейман

В 1954 г. Гросс предложил гипотезу вертикальной передачи онкогенных вирусов, согласно которой вирусы — возбудители лейкемии и других злока­ чественных опухолей — передаются непосредственно через половые клет­ ки от одного поколения другому. Эти вирусы обычно находятся в неактив­ ной форме, но при некоторых услови­ ях становятся патогенными. Много­ численные работы по гибридизации Д Н К различных видов животных с разными экзогенными ретровирусами,

проведенные в 70—80-е годы, выяви­ ли, что в геномах позвоночных дейст­ вительно существуют последователь­ ности, родственные разным экзоген­ ным ретровирусам. Они были названы эндогенными ретровирусами (Endog­ enous retroviruses, ERV). В этом обзоре мы остановимся на эндогенных ретровирусах человека (Human endogenous retroviruses, HERVs)

5.9.1. Происхождение эндогенных ретровирусов человека

В геноме человека около 8 % по­ следовательностей напоминают по своему строению и/или структуре из­ вестные экзогенные ретровирусы. Эти последовательности, называемые эн­ догенными ретровирусами, наследу­ ются как обычные менделевские гены и, следовательно, присутствуют во всех клетках организма. HERVs входят в очень большую группу последова­ тельностей, которые обязаны своим происхождением механизму обратной транскрипции. Эти последовательно­ сти составляют более 42 % последова­ тельностей всего генома человека. К ним относятся ретрогены, короткие и

длинные диспергированные повторы (34 % генома), LTR и эндогенные рет­ ровирусы (8 % генома). Возможные эволюционные взаимоотношения ме­ жду ретроэлементами представлены на схеме 5.16.

Существует несколько гипотез, объясняющих возникновение HERVs. По так называемой эндогенной гипо­ тезе предполагается, что эндогенные ретровирусы произошли от клеточных генов, и главную роль в этом процессе сыграли обратная транскриптаза, ин­ теграция созданных ею к Д Н К в новые сайты и процесс рекомбинации. Аль­ тернативой эндогенной гипотезе явля­ ется экзогенная теория происхожде­ ния эндогенных ретровирусов, соглас­ но которой эндогенные ретровирусы являются результатом интеграции эк­ зогенных ретровирусов в геном клеток зародышевого пути с последующим "закреплением" в геноме и передачей по наследству вертикально. Скорее всего в эволюции имели место собы­ тия, описываемые и той и другой ги­ потезой. Так, количество эндогенных ретровирусов в геноме человека могло увеличиваться за счет множественного инфицирования экзогенными ретровирусами клеток зародышевого пути

(экзогенная гипотеза), а также транс­ позиции некоторых активных провирусов (эндогенная гипотеза).

Эндогенные ретровирусы обладают следующими специфическими чер­ тами.

1. Как правило, они транскрипционно неактивны или их транскрип­ ционная активность резко снижена. Их "молчание" может обеспечиваться и генетическими изменениями провируса, и эпигенетическими факто­ рами. Экспрессия HERVs может ин­ дуцироваться разными экзогенными и эндогенными факторами, в том числе рентгеновским и ультрафиоле­ товым излучениями, родственными экзогенными вирусами, бактериями, стероидными гормонами, цитокинами, деметилирующими агентами и др. Уровень экспрессии провирусов зависит также от их локализации в геноме.

2.Эндогенные ретровирусы часто дефектны и не способны произвести все вирусные белки. Всевозможные делеции, точечные мутации, приводя­ щие к смещению рамки считывания, многочисленные стоп-кодоны во всех рамках считывания — все это приво­ дит к тому, что провирус не может обеспечить синтез всех вирусных бел­ ков.

3.В случае, если происходит син­ тез вирусных белков, формирующиеся вирусоподобные частицы неинфекционны.

4.Эндогенные ретровирусы в обычных условиях непатогенны для своих хозяев. Если эндогенный ретровирус подчинялся принципу "не на­ вреди", то у него был шанс распро­ страниться в популяции. Если он "причинял хозяину неудобства", то элиминировался вместе с хозяином. Третий вариант судьбы эндогенного ретровируса — гомологичная реком­ бинация между двумя LTR, приводя­ щая к вырезанию провируса. На его месте оставался только одиночный LTR. Таких "остатков провирусов" в геноме значительно больше, чем са­ мих провирусов. Так, число LTR

HERV-K/HTDV составляет примерно от 1000 до 10 ООО на гаплоидный ге­ ном, тогда как провирусов — всего 30 - 50 .

5.9.2.Строение

и обнаружение эндогенных ретровирусов

Строение неделецированных эн­ догенных ретровирусов не отличается от классической структуры экзоген­ ных ретровирусов. В их состав входят

(cap, poly (A) tail) не отличается от клеточных Р Н К . Для эндогенных ретровирусов характерны делеции, которые могут охватывать протяжен­

делеции гена env. Встроившись в ге­ ном, одинаковые провирусы по-раз­ ному эволюционировали, накапливая мутации. Кроме того, в геном встраи­ вались разные ретровирусы, которые могли рекомбинировать как с эндо­ генными, так и с экзогенными виру­ сами. Все указанные выше процессы создавали разнообразие эндогенных ретровирусов.

Впервые HERVs были обнаружены путем гибридизации геномной Д Н К человека с пробами, соответствующи­ ми наиболее консервативным участкам генома экзогенных ретровирусов — гену pol и сайту связывания т Р Н К . Та­ ким образом были обнаружены про­ вирусы семейств HERV-E, HERV-H, HERV-R, HERV-K. Другим методом обнаружения эндогенных ретровиру­ сов человека является PCR с вырож­ денными праймерами, комплементар­ ными консервативным областям гена pol, с последующим секвенированием полученных продуктов амплифика­ ции. Так были открыты провирусы се­ мейств HERV-L, HERV-W, HERV-F. Кроме того, часть эндогенных ретро-

вирусов человека была обнаружена путем анализа последовательностей ДНК человека.

5.9.3. Классификация эндогенных ретровирусов

По мере накопления данных об эн­ догенных ретровирусах неоднократно предпринимались попытки их упоря­ дочить и классифицировать. В основу первой классификации была положе­ на степень гомологии с экзогенными ретровирусами. Согласно этой класси­ фикации, эндогенные ретровирусы делились на 2 класса: родственные ти­ пу С и типам В и D экзогенных рет­ ровирусов, а внутри класса выделя­ лись семейства, родственные MMTV, HTLV-1 и т. д. Но по гомологии, как правило, небольшого участка трудно отнести вновь открытую последова­ тельность к тому или другому выде­ ленному семейству. Геномы эндо- и современных экзогенных ретровиру­ сов различаются довольно сильно, ге­ номы эндогенных ретровирусов часто "мозаичны", т. е. одна часть напоми­ нает один экзогенный вирус, другая — другой, и подобрать экзогенный "ана­ лог" для всего провируса довольно трудно.

В другой классификации за основу была взята тРНК, специфическая для сайта связывания тРНК . Отсюда — добавление буквы в названии семей­ ства, например HERV-K, HERV-H, HERV-I. Буква обозначает аминокис­ лоту (по однобуквенному коду), кото­ рую кодирует тРНК, служащая праймером для синтеза минус-цепи Д Н К в данном провирусе. Эта классифика­ ция также не всегда удобна, особенно в случаях, когда филогенетически да­ лекие провирусы используют сходные тРНК (как, например, в случае прови­ русов из семейств HERV-K и HERV- К(С4)) или когда клонированный уча­ сток провируса не содержит LTR. В настоящее время разрабатывается фи­ логенетическая классификация, осно­ ванная на анализе первичных после­ довательностей провирусов и LTR.

На сегодняшний день выделяют свыше 10 семейств эндогенных ретровирусов человека. Каждое семейство объединяет несколько (от нескольких единиц до нескольких десятков) про­ вирусов и одиночных LTR. В табл. 5.4 мы приводим краткую характеристику

5.9.4. Биологическая роль эндогенных ретровирусов

Биологическая роль и патогенный потенциал HERV пока не ясны, одна­ ко к настоящему времени накоплены данные, свидетельствующие об уча­ стии HERV в регуляции экспрессии клеточных генов, иммуносупрессии, развитии опухолей и аутоиммунных заболеваний, защите организма от эк­ зогенных ретровирусов.

HERV и экспрессия клеточных ге­ нов. Благодаря сигнальным последо­ вательностям, находящимся в LTR, HERVs могут принимать участие в ре­ гуляции экспрессии клеточных генов. Показано, что LTR семейств HERV-H, HERV-K, HERV-W сохранили промоторную активность и предоставляют свои промоторные последовательно­ сти для инициации транскрипции близкорасположенных клеточных ге­ нов.

Помимо последовательностей про­ мотора и энхансера, LTR эндогенных ретровирусов содержат сайты связы­ вания факторов — регуляторов транс­ крипции, в том числе и стероидных гормонов. Таким образом осуществля­ ется тканеспецифичная транскрипция HERVs, а следовательно, и тех клеточ­ ных генов, транскрипция которых ре­ гулируется провирусными регуляторными последовательностями. Напри­ мер, ERV3 интенсивно экспрессируется в плаценте в цитотрофобласте и не экспрессируется в клетках хорионкарциномы, и спектр его экспрессии по­ вторяет белок H-plk, который в пла­ центе транскрибируется с провирусного промотора.

Целый ряд данных указывает, что

Ткани и клеточные линии, в которых обна­ ружены экспрессия мРНК и синтез белков HERVs

Разной длины геномные и субгеномные транскрипты провирусов HERV-Ε обнару­ жены в плаценте, в меньших количествах в печени, селезенке и клеточной линии рака прямой кишки. Белки, кодируемые провйрусами HERV-E, не обнаружены

В клеточных линиях карциномы легких, рака легких и 2 тератокарциномных лини­ ях обнаружены разной длины геномные и субгеномные транскрипты делецированных й неделецированных провирусов. Транскрипция усиливается при обработке клеток деметилирующими агентами. Белки HERV-Η не обнаружены

Транскрибируются в плаценте, в эмбрио­ нальных тканях, а также в клетках глиомы. Белки HERV-F не обнаружены

Провирусы HERV-W интенсивно экспрессируются в плаценте, a Env HERV-W (синцитин), по-видимому, участвует в образовании синцитиотрофобласта. Кроме того, мРНК HERV-W провирусов найдена в плазме больных MS, а также MSRV-час- тицах, продуцируемых некоторыми лимфоидными клеточными линиями, полу­ ченными от больных MS

клеточные гены используют сигналы полиаденилирования, расположен­ ные в LTR эндогенных ретровирусов. Еще один из возможных путей влия­ ния HERVs на регуляцию экспрессии клеточных генов — их участие в аль­ тернативном сплайсинге. "Гибридные" мРНК, несущие последовательности клеточного гена и эндогенного ретровируса, могут использовать сайты сплайсинга ретровируса, таким обра­ зом увеличивается спектр продуктов, кодируемых данным локусом, и появ­ ляется возможность регулировать об­ разование того или иного продукта, как это предполагается в случае, с м Р Н К рецептора лептина.

Кроме того, предполагается, пока гипотетически, участие HERVs в по­ сттранскрипционной регуляции экс­ прессии клеточных генов путем взаи­ модействия между несплайсированными Р Н К , содержащими высоко го­ мологичные последовательности HERVs, считанные в противополож­ ных направлениях. Такие Р Н К будут взаимодействовать друг с другом, об­ разуя стабильные Р Н К - Р Н К гибриды, за счет комплементарных последова­ тельностей HERVs. Предполагается, что подобные взаимодействия м Р Н К приводят к еще мало изученному яв­ лению Р Н К интерференции, которое заключается в специфическом подав­ лении экспрессии заданных генов при появлении в клетке гомологичной им Р Н К . Таким образом полагают, что с помощью HERVs клетка обеспечивает гибкую регуляцию экспрессии клеточ­ ных генов на транскрипционном и посттранскрипционном уровне.

HERVs и иммуносупрессия. Уже несколько десятилетий обсуждается идея, что иммуносупрессивное дейст­ вие HERVs имеет значение для разви­ тия двух процессов: 1) образования и нормального функционирования пла­ центы и 2) опухолеобразования. В ос­ нове предположения, что белки, ко­ дируемые HERVs, обладают иммуносупрессивными свойствами, лежит сходство последовательностей гена env многих эндогенных ретровирусов типа

С с трансмембранным белком MLV р15 (или его синтетическим функцио­ нальным аналогом CKS-17), который обладает иммуносупрессивными свой­ ствами. Было показано, что CKS-17 может модулировать иммунный ответ и супрессировать клеточно-зависи- мый иммунитет, ингибируя синтез интерлейкинов, продуцируемых клет­ ками Тн 1, и стимулируя синтез интер­ лейкинов, продуцируемых и клетками Тн2. Предполагается, что эндогенные аналоги CKS-17, кодируемые HERVs, оказывают такое же действие. Хотя прямых доказательств воздействия белков HERVs на иммунную систему пока нет, многочисленные факты ука­ зывают на возможно важную роль экспрессии HERVs для возникнове­ ния иммуносупрессивного состояния.

Так, известно, что многие HERVs активно экспрессируются в плаценте. Продукция белка Env ERV3 составля­ ет до 0,1 % клеточного белка плацен­ ты, белки Env других HERVs (напри­ мер, HERV-W) также экспрессируют­ ся на очень высоком уровне (см. табл. 5.4). Предполагается, что экспрессия генов env различных HERVs важна (наряду с другими факторами) для об­ разования плаценты и для предотвра­ щения иммунного ответа материнско­ го организма на плод. Возможно, од­ нако, что интенсивная экспрессия HERV в плаценте связана с "подходя­ щим гормональным фоном" в плацен­ те и наличием необходимых для транс­ крипции HERVs клеточных факторов.

Еще одним косвенным доказатель­ ством иммуносупрессивного действия белков HERVs является тот факт, что клетки многих опухолей продуцируют родственный ТМ антиген, обладаю­ щий иммуносупрессивными свойства­ ми. Возможно, активация экспрессии HERVs помогает опухолевым клеткам "ускользнуть" от действия клеточного иммунитета.

Влияние HERVs на взаимодействие экзогенных вирусов с клеткой. Даже низкий уровень экспрессии белка Env эндогенными провирусами может обеспечить интерференцию при ин-

фекции экзогенными вирусами, кото­ рые используют те же рецепторы, что и Env эндогенных ретровирусов. Кро­ ме того, продукты генов, подобных Fvl гену мышей, могут блокировать вход вирусной Д Н К в ядро и ее по­ следующую интеграцию в геном клет­ ки-хозяина. В геноме человека содер­ жится около 200 ретровирусподобных элементов из семейства HERV-L, причем некоторые из них более чем на 70 % идентичны эндогенному ретровирусу мышей MuERV-L, и их ген gag гомологичен гену Fvl. Наконец, м Р Н К экспрессирующихся эндоген­ ных ретровирусов может комплемен­ тарно связываться с м Р Н К родствен­ ных экзогенных ретровирусов, блоки­ руя таким образом размножение экзо­ генных ретровирусов.

Связь HERV с некоторыми заболе­ ваниями человека. Гипотеза о том, что эндогенные ретровирусы являются этиологическими агентами аутоим­ мунных заболеваний человека, таких как ревматоидный артрит, системная красная волчанка, синдром Съегрена, аутоиммунные заболевания соедини­ тельных тканей и воспалительных и дегенеративных заболеваний нервной системы, обсуждается довольно давно. Доказательствами вовлечения эндо­ генных ретровирусов в процесс разви­ тия аутоиммунных заболеваний могут служить экспрессия HERVs в пора­ женных тканях и появление антител к вирусным белкам у больных. В по­ следнее время появляется все больше сведений о том, что эндогенные рет­ ровирусы действительно экспрессируются при аутоиммунных заболеваниях в поврежденных тканях и что именно к их продуктам вырабатываются ауто­ иммунные антитела.

Влияние HERVs на развитие ауто­ иммунных заболеваний может быть опосредованным. Предполагается, что HERVs могут участвовать в регуляции экспрессии генов, "задействованных" в патогенезе заболевания. Кроме того, ретроэлементы могут способствовать обеспечению "пластичности" этих локусов.

Предположение о возможной этио­ логической роли некоторых эндоген­ ных ретровирусов в возникновении и развитии опухолевых заболеваний также основано на обнаружении ви­ русных антигенов в опухолевой ткани и антител к структурным белкам эн­ догенных ретровирусов в сыворотках больных. Наиболее подробно этот во­ прос изучен для двух типов опухолей репродуктивной системы человека: герминогенных опухолей яичка (яич­ ника) (Germ Cell Tumor, GCTs) и рака молочной железы. И тот и другой тип неоплазии связывают с экспрессией эндогенных ретровирусов из суперсе­ мейства HERV-K, но если для герми­ ногенных опухолей характерна экс­ прессия провирусов из семейства HERV-K/HTDV, то для рака молоч­ ной железы — экспрессия более близ­ ких к MMTV последовательностей (см. следующий раздел).

Среди больных герминогенными опухолями антитела к Gag- и Envструктурным белкам HERV-K/HTDV выявлялись у 60—80 % больных. В контрольной группе здоровых доно­ ров антитела к белкам HERV-K/HT­ DV были обнаружены в 0,1—4 % слу­ чаев. Среди больных с неопухолевыми заболеваниями и с опухолями другого происхождения антитела к белкам HERV-K/HTDV встречались не чаще, чем среди здорового населения. Экс­ прессия провирусов HERV-K/HTDV на высоком уровне была обнаружена в клетках GCTs и в некоторых клеточ­ ных линиях, полученных из этих опу­ холей (Teral, G H ) , а также в клетках carcinoma in situ этих опухолей.

Таким образом, можно заключить, что развитие герминогенных опухолей и активация экспрессии провирусов HERV-K/HTDV — два тесно ассоции­ рованных процесса. В то же время на сегодняшний день неясно, действи­ тельно ли продукты провирусов HERV-K/HTDV имеют значение для возникновения и развития GCTs. Воз­ можно, что активация экспрессии провирусов HERV-K/HTDV в клетках всех морфологических форм GCTs,