ヒトゲノムの10％がレトロウイルス遺伝子で構成されている理由が判明

ウイルス学者は、レトロウイルスが哺乳類のDNAの一部として何百万年もの間効率的に複製されることを可能にしたメカニズムを特定した。

ウイルスの主な役割は、自身の遺伝子を次の世代に伝えることと考えられています。どんな犠牲を払ってでも繁殖しようとする点において、すべてのウイルスは人間を含む他の生物と何ら変わりません。

ウイルスとの違いは、ウイルス構造の並外れた単純さにあります。ウイルスはゲノム、ウイルスRNA、DNA、あるいはそれらの組み合わせを運ぶ分子1つにまで縮小されています。ウイルスのもう一つの違いは、ウイルスの二重の状態にあります。細胞外に存在する「死んだ」ウイルス粒子（ビリオン）の状態は、実質的に独立した活動を示さず、一方、宿主細胞に侵入して増殖を開始し、DNA転写という細胞メカニズムに統合される「生きた」状態です。

しかし、比較的最近、内因性レトロウイルスが発見され、一部のウイルスにはビリオン段階がない可能性があることが判明しました。

これらのウイルスは、細胞を越えることなく自身の遺伝子を次の世代に伝達します（そのため、内因性、つまり遺伝子内と呼ばれます）。また、細胞の DNA に組み込まれた遺伝子プログラムは、宿主ゲノムの不可欠な部分であると考えられています。

現在では、ヒトゲノムの約8～10%が、数千万年前に私たちの進化上の祖先に感染したレトロウイルスのヌクレオチド配列で構成されていることが確立されています。

言い換えれば、人間の DNA の 10 分の 1 は、数百万年前のレトロウイルスの遺伝子で構成されています (「レトロ」とは、これらのウイルスが逆転写メカニズムを使用して自身のゲノムを複製することを意味します。まず、ウイルス酵素の逆転写酵素がウイルス RNA 上で 1 本の DNA 鎖を合成し始め、次にこの鎖上で 2 本目の鎖を合成します。その後、細胞の核膜を通過したこのウイルス DNA は宿主細胞に組み込まれ、宿主細胞によるウイルス RNA の合成のマトリックスとして機能します)。

オックスフォード研究所の研究者たちは、アアラノ・ダイアモンド・エイズ研究センター（米国ニューヨーク）およびレガ研究所（ベルギー）と共同で、古代のレトロウイルスが大量に私たちの遺伝子に登録されることができたメカニズムを解明することを決定しました。

この目的のために、研究チームは38種の哺乳類のゲノムを研究しました。これらのゲノムからレトロウイルスのヌクレオチド配列を含む領域を分離し、それらをin silico（つまり、特殊なコンピュータ数学的手法を用いて）で比較し、類似点、相違点、そしてウイルスDNA領域におけるそれらの位置関係を調べました。

分析により、ある種の内因性レトロウイルスは進化の過程において、ウイルスが細胞に侵入するのを助けるタンパク質を司るenv遺伝子を失ったことが判明した。

他の細胞に感染する能力が失われたからといって、自己複製能力が失われたわけではなく、ウイルスの移動性DNAセグメントであるレトロトランスポゾンの助けを借りて、ウイルスの寿命全体が宿主細胞内で自身の寿命と並行して経過し始めただけです。

最も興味深いのは、特定のレトロウイルスの感染機能が失われたことで、これらのウイルスがゲノム内で急速に増加し、その結果、哺乳類の DNA でウイルスの遺伝物質が優勢になったことです。

研究者らは、さまざまなゲノムを比較することで、この現象の多様性をまとめた。感染力が失われると、ウイルス物質の量が30倍に増加するという。

内因性レトロウイルスは健康に危険ですか?

ウイルスは、ヒトのDNAに乗客として登録され、輸送に損傷を与えることなく、自身の遺伝子を拡散するという課題を完璧にこなします。ウイルスの所有者にとって、ウイルスはほとんどの場合、非病原性、非感染性であり、ビリオン粒子を形成せず、つまり誰にも感染せず、細胞のDNA転写の制御下で存在します。

別の角度から見ると、一部の内因性レトロウイルス（例えば、ラウス肉腫、リンパ腫、脊髄症などを引き起こす外因性ウイルスなど）には発がん性があり、がんの発生を促進する可能性が非常に高いという証拠があります。しかし、身体にそのようなリスクを負わせるプロセスを引き起こす原因は依然として不明です。私たちのゲノム中の「化石」ウイルスの研究はまだ始まったばかりであり、私たちの身体を全く異なる角度から見つめ直すような、最も有益な発見はまだこれからです。