Virüsler basit ama güçlü yaşam formlarıdır. Diğer canlılara kıyasla çok küçük ve basit olan genomlarıyla yaşayabilirler ve üreyebilirler. Bu aktiviteleri yapabilmek için, bir hücrenin (virüslerin işgal ettiği hücrelere konak hücre denir) içerisine girerler ve konak hücredeki mekanizmaları yeni virüsler oluşturabilmek için manipüle ederler. Retrovirüs gibi en küçük virüs türleri daha da ileri giderler ve konak hücreye girmelerine ek olarak kendi genomlarını konak hücrenin genomuna yerleştirirler. Böylece hücreyi daha iyi kontrol ederler.
İnsan genomundaki inaktif olan DNA’nın bir kısmının viral DNA’dan türevlendiği bulundu. Buradaki insan endojen retrovirüsleri (HERV), çok uzun yıllar önce antik insan genomuna yerleşmiş antik virüslerdir. Bu nedenle bu virüslerin diğer bir adı da fosil virüslerdir. Genellikle zaman içerisinde, DNA dizisindeki mutasyonlardan dolayı orijinal DNA dizilerinin bir kısmını kaybederler fakat bazen viral proteinleri kodlayan tüm bir gen insan genomunda kalır. Bu genler, geçmişten günümüze varlığını koruyabilmiştir. Çünkü insan üreme hücrelerindeki genoma yerleşmişlerdir ve gelecek kuşaklara aktarılmışlardır.
Antik Virüsler ve İnsan Hastalıkları
Günümüzde antik virüsler bir insan genomunun %4-8’ini oluşturur. Her bir HERV’i tanımlamak zor bir iştir. Çünkü çoğunluğu nadirdir. Fakat yeni bir araştırmada çeşitli etnik gruplardan 2,500 kişinin DNA’sı incelendi ve toplamda 19 farklı yeni viral DNA dizisi bulundu. Bu dizilerin çoğu eksikti ve sadece bir tanesi tam bir diziydi.
Fosil viral DNA dizilerinin sağlığa etkisi tam olarak anlaşılamamıştır. Bazı uzmanlar bu dizilerin insanlar için faydalı olabileceğini söylerken diğer taraftan, diğer viral diziler otoimmün hastalıklarla ve bazı kanser türleriyle ilişkilidir. Ayrıca HERV’in şizoreni ve otizm gibi karmaşık psikiyatrik hastalıkların kökeninde bir rolü olabilir.
Antik virüslerin insan hastalıklarına nasıl katkı sağladığını henüz tam olarak bilmememize rağmen, HIV gibi bu virüslerin bazı modern akrabalarını tanıyoruz. HIV, beyaz kan hücrelerine girebilen bir retrovirüstür. Aktif enfeksiyon kırmızı kan hücrelerinin kaybına yol açar ve bu da hastaları diğer tür enfeksiyonlar için de riskli hale getirir. HIV ile enfekte olmuş hastaların tedavisi ile ilgili zorluklardan biri de virüs hücre içerisinde uyku fazında kalabilme ve vücudun bağışıklık sisteminden gizlenebilme yeteneğidir.
Araştırmacılar şu an yeni bir CRISPR-Cas9 tekniğini (bir genom manipülasyon tekniği), insan genomuna zarar vermeden enfekte olmuş beyaz kan hücrelerinden viral genomu kesip çıkarmak için kullandılar. Bunun sonucunda hücrelerin HIV’den kurtulduğunu ve diğer viral enfeksiyonlara karşı hücrelerin kendini koruyabildiğini gözlemlediler. Bunun sonucunda gen manipülasyonu HIV için umut verici bir tedavi stratejisidir.
Bilinç ve Antik Virüsler Arasındaki Bağlantı
Cell dergisinde yayınlanan iki makaleye göre, virüsler genetik kodlarını dört uzuvlu organizmalara yerleştirmişlerdir. Bu kodun küçük bir kısmı bugün hala insan beyninde aktiftir. Bu kod aynı virüs gibi davranarak, kendini viral proteinler yardımıyla paketler ve bir sinir hücresinden diğerine aktarır. Bu küçük bilgi paketi, düşünme için gerekli olan sinir hücrelerinin birbirleriyle nasıl bağlantı kuracağı ve nasıl yeniden organize olacağı ile ilgili kritik bir element olabilir.
Bir sinaps (sinir hücreleri arasındaki bağlantı) aktifleştikten kısa bir süre sonra, Arc isimli bir viral gen aktifleşir ve kodunu RNA adlı bir molekül olarak yazar. RNA DNA’nın mesajcısıdır ve genetik talimatı taşır.
Arc geninin kodladığı RNA’daki talimatları takiben, sinir hücreleri virüs benzeri zarflar olan kapsidleri oluşturur. Bu zarflar, genetik bilginin hücreler arası güvenli bir şekilde hareket etmesini sağlar.
Yeni bir hücreye ulaştığında taşınan bu genetik bilginin ne yaptığı hala belirsizdir. Fakat bu fonksiyon olmadan sinapslar zayıflar. Ayrıca Arc genindeki problemlere otizm ve diğer atipik nöral koşullarda rastlanmıştır. Buna ek olarak, Alzheimer gibi toksik bir proteinin beyne yayılmaya başladığı hastalıklarda Arc geninden türevlenen kapsidlerin rolü olabilir.
Araştırmacılar Arc kapsidlerinin, sinir hücrelerinin çevre koşullarına göre yeniden organize olabilmesi ve bunun için gerekli bilgi alışverişini yapabilmesi için en iyi açıklama olduğunu düşünüyorlar. Ayrıca bilim insanları, insanlardaki Arc geninin diğer dört uzuvlu organizmalardaki Arc genleriyle oldukça benzer olduğunu buldular. Meyve sinekleri ve kurtlardaki Arc genleri ise, biraz daha farklılık gösterir.
Meyve sinekleri ile yapılan bir çalışmada, meyve sineklerinin motor nöronlarındaki Arc geninden sentezlenen kapsidlerin kas hücrelerine aktarılabildiği gözlemlendi. Böylece meyve sineklerinde kas hücrelerinin işleviyle Arc genleri arasında bir bağlantı olabileceği ortaya çıktı.
Bugüne kadar gen terapisi araştırmalarında, hücrelere bir genin mutasyon içermeyen kopyasını aktarmak için virüsler araç olarak kullanılmıştır. Fakat bu virüslere karşı vücudun bağışıklık sistemi tepkisi gösterme riski bulunmaktadır. Bu riski ortadan kaldırmak için, gen aktarımında Arc kapsidleri gelecekteki gen terapisi uygulamalarında kullanılabilir. Çünkü normal koşullarda da vücut Arc kapsidi ürettiği için bu kapside tepki göstermeyecektir. Bunun dışında şimdiye kadar yapılan çalışmaların bir sonraki adımı, Arc genlerinin sinirsel hastalıklarla ilişkisini ve diğer hücrelere geçen genetik bilginin ne olduğunu ortaya çıkarmaktır.
Kaynakça:
https://www.genomicseducation.hee.nhs.uk/news/item/237-hidden-viruses-in-the-human-genome/
https://www.livescience.com/61627-ancient-virus-brain.html
https://www.nih.gov/news-events/news-releases/memory-gene-goes-viral
Yazar: Ayça Olcay