В отличие от других вирусов, ретровирусы должны копировать свой генетический материал в геном хозяина как часть своего жизненного цикла. Иногда ретровирус может интегрироваться в репродуктивные клетки хозяина, что дает начало будущим поколениям, становясь, таким образом, постоянной частью генома хозяина. Ретровирус коалы (KoRV) является возбудителем синдрома иммунодефицита коал (KIDS), иммунодефицита, подобного СПИДу.
Многие поколения коал пострадали во время процесса ретровирусной эндогенизации, процесса первоначальной инвазии зародышевой линии. KoRV широко распространен среди северных австралийских коал, но менее распространен в популяциях южной части Австралии и островов.
Чтобы выяснить, как ретровирусы проникают в зародышевые линии своих хозяев, международная группа ученых из Института исследований зоопарка и дикой природы им. Лейбница (IZW) в Берлине, Калифорнийского государственного университета, зоопарка в Вене, Национального музея естествознания История в Вашингтоне и Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне применили метод, известный как гибридизационный захват.
Этот метод позволяет идентифицировать полные последовательности генома KoRV, единственного известного ретровируса, который в настоящее время вторгается в его зародышевую линию хозяина, из музейных шкур коал конца 19-го и в течение 20-го века и, следовательно, смог изучить 130-летнюю эволюцию KoRV.Предыдущие анализы, проведенные командой с использованием методов на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР), позволили выделить только один вирусный ген с большими усилиями.
Используя метод гибридизационного захвата, можно одновременно исследовать полный геном ретровируса и местоположение ретровируса в геноме коалы с гораздо меньшими усилиями. Во время гибридизационного захвата «библиотечная» ДНК, которая содержит последовательность KoRV, иммобилизуется на шариках и служит приманкой. Целевая ДНК из разных образцов связывается с ними, а неспецифическая ДНК вымывается.
С помощью этого метода ученые могли найти последовательности с высоким охватом по всей длине KoRV как из музейных образцов, так и из современной геномной ДНК.Применение сложного математического моделирования белков продемонстрировало, что давление отбора на вирус с целью изменения оказывается очень слабым. Вот почему ученые сосредоточились на гене оболочки, который позволяет вирусу связываться с клетками и вторгаться в них.
В целом вирус был очень стабильным и мало менялся. Результаты показывают, что для ок. 130 лет назад весь провирусный геном оказался консервативным во времени по последовательности, структуре белка и сайтам связывания транскрипции. Недавно описанные и, возможно, более патогенные варианты, известные как KoRV-B и KoRV-J, не были обнаружены в музейных образцах, что подтверждает гипотезу о том, что они возникли совсем недавно.
Это также указывает на то, что, будучи в целом стабильным, KoRV может быстро меняться с непредвиденным патологическим исходом.«Результаты показывают, что эндогенизация ретровируса может происходить часто и довольно быстро, первоначально без особых изменений внутри вируса, и что для того, чтобы стать частью генома всех членов вида-хозяина, требуется очень много времени», — сказал профессор Алекс Гринвуд. главный исследователь исследования.
Полученные данные указывают на то, что формирование большой части геномов млекопитающих связано с быстрыми событиями внутри отдельных людей или популяций, но потребовалось очень много времени, чтобы стать стандартной чертой этого вида. Это говорит о том, что такие процессы могут происходить прямо сейчас, незаметно для многих видов.