Вирус HTLV-1 меняет петли ДНК, влияя на десятки тысяч генов
Вирус HTLV-1, вызывающий редкую форму лейкемии, повышает риск заболевания, изменяя способ упаковки ДНК внутри клеток.
Исследование, опубликованное в журнале eLife, показывает, что вирус Т-клеточного лейкоза человека (HTLV-1) действует на большое количество участков по всему геному, нарушая регуляцию десятков тысяч генов.
Учёные из Имперского колледжа Лондона и Европейского института биоинформатики (EMBL-EBI) обнаружили, что HTLV-1 изменяет паттерн сворачивания человеческой ДНК в заражённых клетках. Это нарушение функции генов увеличивает риск развития лейкемии.
HTLV-1 инфицирует более 10 миллионов человек в мире. Вирус передаётся половым путём, при переливании крови и от матери к ребёнку через грудное молоко.
Люди могут десятилетиями быть носителями вируса без симптомов, и 90% могут не подозревать о его наличии. Однако у 5–10% инфицированных может развиться агрессивная форма лейкемии или прогрессирующее паралитическое заболевание.
В новом исследовании учёные изучили, как HTLV-1 взаимодействует с человеческой ДНК, заражая свою цель — специализированные белые кровяные клетки, Т-лимфоциты.
Каждая человеческая клетка содержит около двух метров ДНК, упакованных в ядре. Чтобы поместиться, нити ДНК плотно скручиваются и наматываются на белки, образуя структуру хроматина.
Хроматин организован не случайно, а свёрнут в тысячи петель, которые выступают из основной «нити». Эти петли открывают определённые участки ДНК для клеточных механизмов, считывающих и копирующих ДНК, что облегчает транскрипцию конкретных фрагментов генома.
Нарушение существующих петель или создание новых изменяет контроль над экспрессией генов и может быть связано с рядом заболеваний.
Исследовательская группа выделила Т-клетки от пациентов, инфицированных HTLV-1, и проанализировала, какие участки ДНК были изменены. Они обнаружили, что вирус связывается с белком CTCF — ключевым белком, формирующим нормальные петли в геноме человека. В результате вирус изменяет структуру петли и активность генов внутри неё.
«Связываясь с этими специфическими сайтами в геноме, ретровирусы, такие как HTLV-1, могут изменять петли хроматина и нарушать регуляцию ряда важных генов. Это может привести к аномалиям и заболеваниям, таким как лейкемия, ассоциированная с HTLV-1», — пояснил профессор Чарльз Бэнгем, ведущий автор исследования.
Из-за большого количества сайтов CTCF, разбросанных по всему геному человека, вирусы вроде HTLV-1 потенциально могут нарушить работу десятков тысяч генов.
Результаты дают новое понимание того, как вирусы могут изменять структуру генома человека, что приводит к таким заболеваниям, как рак.
«Это исследование показывает, что, объединяя экспертизу в экспериментальной и вычислительной биологии, мы можем изучать ранее недоступные биологические процессы. Интеграция сложных геномных данных — в данном случае данных, разрешённых по гаплотипам — в наш анализ позволила получить новые представления о работе вируса. Это, в свою очередь, может помочь понять, почему у одних пациентов развиваются такие разрушительные симптомы, а у других болезнь протекает бессимптомно», — добавил соавтор работы Юэн Бирни.