Поскольку ретровирусы могут вызывать рак, считалось, что существует связь между KoRV и высокой частотой лимфомы, лейкемии и других видов рака у коал из северной Австралии. Чтобы исследовать эту связь, ученые из Leibniz-IZW секвенировали ДНК диких коал, страдающих от рака.
Это позволило им точно определить количество копий KoRV в геномах коалы и определить точные места, куда ретровирус вставил свою ДНК. Сравнивая эту информацию между здоровыми и опухолевыми тканями у отдельных коал, а также сравнивая сайты встраивания между особями коал, они обнаружили множественные связи между KoRV и генами, которые, как известно, участвуют в том виде рака, к которому склонны коалы.
«Каждая коала несет в своем геноме около 80–100 унаследованных копий KoRV.
Геномное расположение большинства из них не является общим для коал, что указывает на быстрое распространение и накопление копий KoRV в популяции. Каждый раз, когда ретровирус копируется и повторно вставляется в геном, он вызывает мутацию, потенциально нарушающую экспрессию гена, что может быть вредным для хозяина », – говорит профессор Алекс Гринвуд, глава отдела болезней дикой природы в Leibniz-IZW. Это означает, что, часто копируя себя в новые места в геноме, KoRV в настоящее время создает высокую мутационную нагрузку на популяцию коал. Ткани опухоли содержат много новых копий KoRV, что указывает на то, что KoRV более активен в опухолевых клетках.
Эти копии обычно располагались рядом с генами, связанными с раком. Новые вставки KoRV в опухолевые ткани повлияли на экспрессию генов в их окрестностях.
Такие изменения в экспрессии генов, связанные с раком, могут вызывать усиленный рост и пролиферацию клеток, что приводит к опухолям. Хотя другие факторы также могут способствовать развитию рака у коал, мутационная нагрузка от KoRV, вероятно, увеличивает частоту превращения клеток в раковые и может сократить время развития рака.
У одной коалы была обнаружена копия KoRV, которая включала весь связанный с раком ген из генома коалы в свою последовательность ДНК. Это значительно увеличило экспрессию этого гена и, скорее всего, вызвало рак именно у этой коалы.
Если этот мутировавший вирус передается, это будет серьезной проблемой для усилий по сохранению коал. Сравнение геномного местоположения KoRV между коалами также предполагает, что KoRV может предрасполагать родственных коал к определенным опухолям, при этом коалы разделяют вставки KoRV в специфические связанные с раком гены, страдающие от подобных типов рака, которые они могут передать своему потомству. У всех изученных коал были «горячие точки» в геноме, куда KoRV часто вставлялся. Эти горячие точки также были расположены в непосредственной близости от генов, связанных с раком. «Таким образом, мы находим множественные связи на геномном уровне между генами, связанными с раком, и KoRV, показывая способы, которыми KoRV лежит в основе высокой частоты рака у коал», – объясняет Гейл МакИвен, ученый из Leibniz-IZW.
Результаты подчеркивают пагубные последствия для здоровья видов диких животных в результате заражения ретровирусами зародышевой линии. Инвазии зародышевой линии неоднократно происходили во время эволюции позвоночных и сформировали геномы позвоночных, в том числе линию, ведущую к современным людям.
Скорее всего, они были связаны с серьезными пагубными последствиями для здоровья, которые необходимо терпеть и преодолевать, чтобы обеспечить выживание вида. Ученые из Leibniz-IZW ранее показали, что старые ретровирусы, присутствующие в геноме коалы, способствуют быстрой деградации KoRV. Коала оказывается в гонке, чтобы выжить под воздействием KoRV достаточно долго, чтобы вирус разрушился.
Учитывая множество угроз для коал, им нужно побеждать в этой гонке.