Wirusy mogą regulować pracę naszego mózgu

Około 8-10 proc. genomu myszy, jak i człowieka, stanowią powtarzające się sekwencje, które – zgodnie z aktualną teorią – powstały miliony lat temu w wyniku integracji materiału genetycznego retrowirusów do komórek rozrodczych (tzw. endogenne retrowirusy - ERV). Należą one do grupy tzw. mobilnych elementów genetycznych (inaczej transpozony, „skaczące” lub „wędrujące” geny), które mogą się przemieszczać w inne miejsce w genomie w procesie określanym jako transpozycja.

Jeszcze do niedawna ERV (podobnie jak wszystkie transpozony) uważano za tzw. śmieciowe DNA, które nie pełni żadnej funkcji. W ostatnich latach coraz więcej badań potwierdza, że elementy te odgrywają ważną rolę w organizmie ssaków, gdyż regulują aktywność genów, zwłaszcza na samym początku rozwoju zarodka. Później elementy te są „wyciszane”, choć nie jest wykluczone, że mogą ulegać aktywacji. Istnieją podejrzenia, że biorą wówczas udział w powstawaniu poważnych schorzeń.

Najnowsze doświadczenia przeprowadzone przez badaczy z Uniwersytetu w Lund w Szwecji oraz ich kolegów z Francji i Szwajcarii wskazują, że ERV mogą regulować aktywność genów w mózgu, a przez to wpływać na jego funkcję.

Naukowcy zaobserwowali to w badaniach na pobranych od mysich zarodków komórkach progenitorowych tkanki nerwowej, z których powstają neurony i komórki glejowe. Komórki progenitorowe są również obecne w dorosłym mózgu. Te, których użyto w doświadczeniach, nie wytwarzały białka TRIM28 odpowiedzialnego za wyciszanie ERV w pierwszych dniach rozwoju zarodka.

Jego brak prowadził do aktywacji w genomie endogennych retrowirusów, zwłaszcza dwóch – IAP1 oraz MMERVK10C. To z kolei powodowało wzrost aktywności przylegających do nich genów (tj. wzmożenie produkcji zapisanych w genach cząsteczek), a także syntezę tzw. długich niekodujących RNA, które również pełnią funkcje regulatorowe.

Zdaniem autorów pracy wyniki tych doświadczeń wskazują, że odblokowanie ERV może wpłynąć na zmianę aktywności różnych genów, a w konsekwencji – na funkcjonowanie mózgu i rozwój różnych jego schorzeń.

Jak przypominają badacze, we wcześniejszych doświadczeniach udało im się zaobserwować, że utrata genu kodującego TRIM28 w neuronach przodomózgowia prowadzi u gryzoni do zmian zachowania i zwiększonej wrażliwości na stres. W najnowszych doświadczeniach u myszy, które nie miały jednej kopii TRIM28 w okresie rozwoju mózgu, pojawiały się zaburzenia o charakterze nadaktywności.

Z kolei inni naukowcy obserwowali nieprawidłową aktywność ERV u osób z nowotworami lub chorobami mózgu, w tym neurologicznymi bądź psychicznymi. Nie dowiedziono jednak, czy zachodziła tu jakaś zależność przyczynowo-skutkowa.

Główny autor najnowszej pracy Johan Jakobsson ma nadzieję, że badania nad endogennymi retrowirusami pomogą wyjaśnić, dlaczego komórki mózgu są tak zróżnicowane pod względem swoich zadań, a być może też zrozumieć, dlaczego człowiek tak bardzo różni się od innych gatunków ssaków, mimo stosunkowo niewielkich różnic w DNA.

"Obecnie, gdy poszukujemy czynników genetycznych powiązanych z różnymi schorzeniami, zazwyczaj analizujemy geny, które stanowią zaledwie 2 proc. genomu. Teraz otwiera się przed nami możliwość przeszukiwania znacznie większego materiału genetycznego, który wcześniej był uważany za nieistotny” - komentuje Jakobsson. (PAP)

jjj/ mrt/