Virussen staan bekend als de ultieme infectiemachines: efficiënt, compact en tot het uiterste gefocust op overleving. Hun genomen zijn klein, met slechts de meest noodzakelijke genen aan boord, en overbodige genetische ballast wordt doorgaans razendsnel overboord gegooid. Maar in sommige gevallen gebeurt er iets heel anders…
Bij coronavirussen, waaronder het beruchte SARS-CoV-2, lijkt deze vlieger niet op te gaan. Deze virussen dragen namelijk een extra pakket aan genen met zich mee, die op het eerste gezicht nutteloos lijken. Wetenschappers begrijpen nog niet volledig wat deze genen doen, maar hun blijvende aanwezigheid maakt duidelijk dat ze op de een of andere manier waarschijnlijk toch een cruciale rol spelen.
Het mysterie van de ‘defecte’ genen
Onderzoekers van de University of Utah hebben nu ontdekt dat sommige van deze mysterieuze genen hun plek in de genenpool behouden, zelfs als ze geen functionerend eiwit meer produceren – de belangrijkste taak van de meeste genen. Virologen staan voor een raadsel en vragen zich af waarom deze ogenschijnlijk nutteloze genen blijven bestaan.
“Virussen hebben er een handje van om genen die niks bijdragen aan de overleving, razendsnel uit hun genoom te verwijderen”, zegt hoofdonderzoeker Stephen Goldstein van de University of Utah. De wetenschapper stelde zichzelf daarom de vraag: “Welke evolutionaire krachten bepalen nu écht of een viraal gen behouden blijft of verdwijnt?”
Evolutie in een muizenvirus
Om dit te onderzoeken, observeerde Goldstein hoe deze ‘accessoire’-genen zich ontwikkelen in een coronavirus dat muizen infecteert. Tot zijn verbazing bleek een bepaald soort gen generaties lang in omloop te blijven, terwijl het geen functionerend eiwit meer produceerde. Een soortgelijk patroon lijkt zich voor te doen bij SARS-CoV-2. Het gen ORF8 is aanwezig in de meeste varianten van het virus, hoewel het slechts een minuscuul eiwit produceert, dat vermoedelijk geen enkele functie vervult.
Verborgen functies
De onderzoekers vermoeden dat deze ogenschijnlijk ‘defecte’ genen een indirecte, maar cruciale rol spelen door invloed uit te oefenen op de activiteit van andere virale genen. Toen het muizenvirus bijvoorbeeld een bepaald accessoire-gen verloor, veranderde de activiteit en de werking van een aantal andere genen aanzienlijk. Het team is nu bezig om de structuur van een specifiek accessoire-gen te bestuderen. Hiermee hopen ze te achterhalen of, en op wat voor manier deze bijzondere genen de werking van hun eiwitproducerende collega-genen reguleren.
Genetische puzzelstukjes
Goldstein benadrukt dat het bij virale genen niet alleen draait om het eiwit dat ze maken. “We proberen te begrijpen welke virale varianten het gevaarlijkst zijn en gebruiken hierbij DNA-sequencing (het proces waarbij de volgorde (sequentie) van nucleotiden in het DNA wordt vastgesteld, red.). De functie van de genetische volgorde zelf – dus niet alleen de proteïnefunctie – kan een grote invloed hebben op de fitheid en overdracht van een virus”, legt de viroloog uit. “Er is een verborgen laag van evolutie gaande die we nog nauwelijks begrijpen.”
Deze nieuwe inzichten zorgen ervoor dat wetenschappers gevaarlijkere virusvarianten beter en sneller kunnen aanwijzen, en de complexe genetische dynamiek van virussen verder kunnen ontrafelen. Het is fascinerend hoe zelfs de op het oog meest nutteloze genetische elementen toch een sleutelrol blijken te spelen in de survivalstrategie van virussen.
