Авторы нового исследования изучили посмертно 792 образца нервной ткани человеческого мозга, выявили в них эндогенные вирусы и проанализировали их экспрессию. Оказалось, что экспрессия 26 эндогенных ретровирусов связана с психическими заболеваниями.
Внушительную долю человеческого генома составляют эндогенные ретровирусы – «оседлые» остатки ретровирусов, которые в прошлом путешествовали по нашему геному. Некоторые эндогенные ретровирусы подстроились под нужды своего организма-хозяина. Например, какие-то их варианты задействованы в формировании плаценты. Последующие исследования показали, что эндогенные вирусы – вовсе не «мусорная» ДНК: многие из них подвергаются активной транскрипции, и считываемые с них РНК могут иметь регуляторную функцию.
Свой вклад в развитие различных психических заболеваний (от шизофрении до депрессии) вносит множество участков генома, большинство которых не кодирует какие-либо белки, однако экспрессируются и остаются на уровне нетранслируемых РНК. По этой причине вместо обычно полногеномного поиска ассоциаций, направленного на выявление специфических вариантов белок-кодирующих генов, связанных с конкретным заболеваний (GWAS), используют полнотранскриптомный поиск ассоциаций (TWAS), где связи ищутся на уровне транскриптов.
Важно отметить, что в предыдущих исследованиях уже выявлялась связь между геномными локусами, которые на момент этих исследований не были опознаны как эндогенные ретровирусы, с психическими заболеваниями. В последнем исследовании, вышедшем на днях в Nature Communications, авторы провели полнотранскриптомный анализ вариантов, в рамках которого нашли связи между транскрипцией отдельных эндогенных ретровирусов и психическими заболеваниями.
Ученые исследовали посмертные образцы префронтальной коры головного мозга, взятые у 563 людей европейского происхождения и 229 – африканского. Для каждого из них провели полногеномное генотипирование, а также секвенирование РНК, по результатам которого удалось получить транскриптом в целом и ретротранскриптом, в который входят РНК, считанные с эндогенных ретровирусов. Используя общедоступные базы данных, авторы предсказали, какие однонуклеотидные полиморфизмы – как затрагивающие эндогенные ретровирусы, так и геном в целом – экспрессируются в клетках коры головного мозга.
Также удалось получить регуляторные элементы, которые повышают или подавляют экспрессию прилежащих к ним генов или эндогенных ретровирусов (такие элементы называют цис-регуляторными). Интересно, что перечни выявленных регуляторных элементов у людей европейского и африканского происхождения различаются. В целом, у европейцев было выявлено 1236 эндогенных вирусов, контролируемых цис-регуляторными элементами.
Далее исследователи переключились на собственно ретротранскриптом. Они взяли данные по европейцам из базы CommonMind Consortium, в которой содержатся данные об однонуклеотидных полиморфизмах, ассоциированных с психическими заболеваниями. Авторам работы удалось идентифицировать 26 эндогенных ретровирусов, экпрессия которых связана с психическими заболеваниями.
Отдельное внимание они уделили связи риска психических заболеваний и экспрессии эндогенных ретровирусов у людей неевропейского происхождения. Хотя в отдельных случаях удалось найти достоверные ассоциации, как, например, связи ретровируса MER4_20q13.13 и шизофрении в азиатской когорте, во многих случаях исследование ограничивал недостаток данных.
Итогом работы стало создание каталога, в котором хранятся сведения об эндогенных ретровирусах, связанных с высоким риском психических заболеваний, а также данные об их геномном контексте.
Текст: Елизавета Минина