Учёные впервые увидели структуру древнего вируса внутри человеческого генома

Человеческий геном на 8% состоит из вирусных остатков, которые обычно находятся в «спящем» состоянии. Учёные из Института иммунологии Ла-Хойя (LJI) впервые получили трёхмерную структуру ключевого белка одного из этих древних вирусов — человеческого эндогенного ретровируса K (HERV-K).

Новое исследование, проведённое учёными LJI, показывает структуру HERV-K Env со всех ракурсов. Эти изображения предлагают вид сверху и сбоку на белок и раскрывают, как три части его тримерной структуры соединяются вместе. Автор: LJI/Saphire Lab

Команда смогла визуализировать поверхностный гликопротеин оболочки (Env) — мишень для антител самого активного HERV. «Это первая структура белка человеческого HERV, которую когда-либо удалось решить — и только третья структура оболочки ретровируса в целом, после вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) и вируса иммунодефицита обезьян (SIV)», — говорит президент и CEO LJI Эрика Оллманн Сафайр.

Белки HERV-K Env появляются на поверхности определённых опухолевых клеток и у пациентов с аутоиммунными и нейродегенеративными заболеваниями, что делает их ценной мишенью для разработки новых методов диагностики и лечения.

«Во многих болезненных состояниях, таких как аутоиммунные заболевания и рак, эти гены пробуждаются и начинают производить части этих вирусов. Понимание структуры HERV-K Env и имеющихся у нас антител открывает возможности для диагностики и лечения», — объясняет Сафайр.

До сих пор белки HERV оставались невидимыми для науки из-за своей чрезвычайной подвижности. Чтобы изучить трёхмерную структуру HERV-K Env, исследователи ввели небольшие замены, чтобы зафиксировать структуру белка, сохраняя его естественную форму.

Многие вирусные гликопротеины оболочки имеют тримерную структуру, но HERV-K Env оказался совершенно непохожим на всё, что учёные видели раньше. В отличие от более коротких и приземистых тримеров, создаваемых ВИЧ и SIV, HERV-K Env высокий и стройный.

Новое исследование открывает путь для использования HERV-K Env в медицинских целях. Многие типы раковых клеток — от рака груди до рака яичников — но не здоровые клетки, покрыты белками HERV-K Env. Это означает, что антитела против HERV могут отличать раковые клетки от здоровых.

«Мы можем использовать это как стратегию для специфического нацеливания на раковые клетки», — говорит соавтор исследования Чен Сун.

Люди с аутоиммунными заболеваниями, такими как волчанка или ревматоидный артрит, также экспрессируют HERV-K Env на своих клетках. Учёные предполагают, что иммунные клетки пациентов видят эти странные белки и думают, что организм подвергается атаке, что приводит к вредному воспалению.

Учёные также протестировали идею, что их антитела могут быть полезными инструментами для диагностики многих аутоиммунных заболеваний. При мечении этих антител молекулярным флагом они смогли быстро обнаружить HERV-K Env на нейтрофилах — типе иммунных клеток, которые могут вызывать воспаление.

Больше информации: Jeremy Shek et al, Human endogenous retrovirus K (HERV-K) envelope structures in pre- and postfusion by cryo-EM, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ady8168