Биологи нашли в геноме коронавируса SARS-CoV-2 скрытый ген, который не выявляется обычными методами. Как оказалось, этот ген "включается", когда вирус проникает в клетку. Это может означать, что он играет важную роль в распространении инфекции.
Открытие описано в научной статье, опубликованной в журнале eLife.
Игра в слова с вирусами
Наследственная информация некоторых вирусов, в том числе и SARS-CoV-2, хранится не в ДНК, а в РНК. Впрочем, основной принцип её хранения от этого не меняется. Молекула РНК состоит из повторяющихся звеньев четырёх видов: аденина, гуанина, цитозина и урацила. Эта цепочка похожа на строку, записанную с помощью алфавита, состоящего всего из четырёх букв: А, Г, Ц, У. (В случае ДНК всё так же, только урацил нужно заменить на тимин).
Эта строка распадается на слова – гены. Каждое такое слово – это инструкция по синтезу конкретного белка. Обычно гены отделены друг от друга командами "стоп, прекратить синтез". Между генами встречаются и бессмысленные наборы букв. Неизменно одно: гены следуют один за другим. Следующее слово начнётся не раньше, чем закончится предыдущее.
Однако в живой природе редко встречаются правила без исключений. Вот и в данном случае есть исключение: так называемые перекрывающиеся гены (overlapping genes).
Такие гены, как явствует из названия, перекрываются. Часть одного из них является одновременно и частью другого.
Например, рассмотрим такую строку, составленную из букв русского алфавита: "окорококорок". На первый взгляд, это два записанных подряд слова "окорок". Но если прочитать только первые три буквы, получится слово "око", последние три образуют слово "рок", а между ними спряталось слово "рококо". Какое слово мы прочтём, зависит от того, где мы начнём и где закончим чтение. Так и в случае перекрывающихся генов: какой белок будет синтезироваться, зависит от точки начала чтения РНК (или ДНК).
Перекрывающиеся гены – редкое явление у клеточных форм жизни, но обычное у вирусов. Как полагают учёные, дело в том, что молекулы ДНК (или РНК) у вирусов очень короткие. Поэтому эволюция изобрела способ использовать один и тот же участок молекулы сразу в нескольких генах.
Трудность в том, что обычные методы чтения генома не приспособлены для выявления перекрывающихся генов. Поэтому их иногда называют скрытыми генами.
Сюрприз от SARS-CoV-2
Теперь учёные обнаружили такой сюрприз в геноме коронавируса SARS-CoV-2, виновника нынешней пандемии. Для этого авторы нового исследования использовали собственный алгоритм, специально нацеленный на выявление перекрывающихся генов. Новый ген биологи обозначили ORF3d.
В поисках этого гена исследователи прочитали геномы нескольких коронавирусов, родственных SARS-CoV-2. Они не обнаружили "новичка" у похожих вирусов летучих мышей. Зато ORF3d нашёлся в РНК одного из коронавирусов, поражающих панголинов. Напомним, что, по мнению учёных, это животное могло стать промежуточным носителем SARS-CoV-2 между летучей мышью и человеком.
Биологи подчёркивают, что им пока не известно, какую роль играет ORF3d в геноме коронавируса.
"Мы ещё не знаем его функции и клинического значения", – говорит первый автор статьи Чейз Нельсон (Chase Nelson) из Центра исследования биоразнообразия на Тайване.
Однако учёные установили важный факт. Антитела к коронавирусу, выработанные иммунитетом переболевших людей, реагируют на белок, кодируемый геном ORF3d. Значит, этот белок вырабатывается, когда вирус хозяйничает в клетке.
Не исключено, что этот ген играет важную роль в распространении вируса. В конце концов, в геноме SARS-CoV-2 всего около 15 генов, так что каждый из них может быть весьма "нагруженным" важными функциями.