Human Endogenous Retrovirus-W (HERV-W) ความรู้พื้นฐานและจุดกำเนิด

Human Endogenous Retrovirus-W (HERV-W) คือกลุ่มของไวรัสที่ฝังตัวอยู่ในจีโนมของมนุษย์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของตระกูล Human Endogenous Retroviruses (HERVs) โดย HERVs เป็นองค์ประกอบที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ (transposable elements) ซึ่งเป็นลำดับ DNA ที่สามารถ "jump" หรือเคลื่อนย้ายตำแหน่งภายในจีโนมได้

จุดกำเนิดและโครงสร้าง

ในจีโนมของมนุษย์มี HERVs อยู่ประมาณ 31 ตระกูล ซึ่งรวมกันแล้วคิดเป็นประมาณ 8% ของจีโนมมนุษย์ โดยที่ HERV-W เพียงตระกูลเดียวคิดเป็นประมาณ 1% ของจีโนมมนุษย์ ซึ่งเป็นปริมาณ DNA ที่ใกล้เคียงกับปริมาณ DNA ที่ใช้ในการสร้างโปรตีน (protein coding genes)

ไวรัสเหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่สามารถจำลองตัวเองได้เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม เช่น การเกิด frame shifts และ premature stop codons รวมถึงการรวมตัวกันของ long terminal repeats (LTRs) โดยโครงสร้างของ HERV ที่สมบูรณ์จะประกอบด้วยยีน gag, pro, pol และ env ซึ่งขนาบข้างด้วย long terminal repeats

วิวัฒนาการและสายพันธุ์ (Phylogeny)

ไวรัสสามารถรวมตัวกับจีโนมของโฮสต์ได้หากการรวมตัวนั้นเป็นประโยชน์หรือไม่มีผลเสียต่อโฮสต์ ในกรณีของ HERV-W DNA ของไวรัสได้ถูกรวมเข้ากับจีโนมของบรรพบุรุษมนุษย์ในสายพันธุ์ที่ส่งต่อให้ลูกหลาน ทำให้ทุกเซลล์ในร่างกายของมนุษย์ทุกคนมีไวรัสนี้ฝังตัวอยู่

จากการศึกษาด้วยวิธี Southern blots และ Fluorescence in situ hybridization (FISH) พบว่า HERV-W เข้าสู่จีโนมของลิงตระกูล catarrhine เมื่อกว่า 23 ล้านปีก่อน และข้อมูลจาก LTR dating ชี้ให้เห็นว่า HERV-W รวมตัวเข้ากับจีโนมของบรรพบุรุษมนุษย์เมื่อประมาณ 63 ล้านปีก่อน โดยมีการขยายตัวในยุคของลิงโลกเก่าและลิงโลกใหม่ ก่อนจะวิวัฒนาการแยกจากกัน

การค้นพบ HERV-W

HERV-W ถูกค้นพบผ่านความเชื่อมโยงกับโรค Multiple Sclerosis (MS) โดยในเซลล์แมคโครฟาจของคนไข้โรค MS มีการตรวจพบอนุภาคไวรัสที่มีกิจกรรมของเอนไซม์ reverse transcriptase (RT) ซึ่งถูกเรียกว่า multiple sclerosis retroviruses (MSRVs)

เมื่อทำการศึกษาเชิงลึกพบว่า MSRV มีความคล้ายคลึงกับ HERVs ในจีโนมมนุษย์ ทำให้เกิดการค้นหาตระกูลตระกูล HERV ที่เกี่ยวข้อง และพบว่า HERV-W มี Primer Binding Site (PBS) ที่คล้ายกับไวรัสในนก ซึ่งใช้ tRNATRP จึงเป็นที่มาของชื่อ HERV-W

การแสดงออกของยีนในเนื้อเยื่อ

จากการศึกษาพบว่ายีน env ORF ของ HERV-W มีความสมบูรณ์และสามารถแสดงออกได้ โดยการตรวจด้วย Northern Blots พบว่ามีการแสดงออกของ HERV-W ในเนื้อเยื่อรก (placental tissue) แต่ไม่พบในหัวใจ สมอง สมองน้อย หรือตับ

นอกจากนี้ การวิเคราะห์ด้วย RealTime RT-PCR พบว่ามีตระกูล HERV-W ที่สมบูรณ์ 22 ตระกูล กระจายตัวอยู่บนโครโมโซม 1–3, 5–8, 10–12, 15, 19 และ X