Parazitul ADN-ului joacă acum un rol cheie în producerea proteinelor critice ale celulelor nervoase

Viruși domestici –

Un ARN a fost adoptat pentru a ajuta la producerea mielinei, o proteină cheie a nervilor.

Creierul uman (și creierul altor vertebrate) este capabil să proceseze informații mai rapid datorită mielinei, o substanță grasă care formează o înveliș protector peste axonii celulelor noastre nervoase și le accelerează impulsurile. Cum au evoluat neuronii noștri tecile de mielină? O parte a răspunsului – care era necunoscut până acum – sună aproape a ficțiune științifico-fantastică.

Condusă de oameni de știință de la Altos Labs-Institutul de Știință din Cambridge, o echipă de cercetători a descoperit un pic din trecutul noduros al modului în care mielina a ajuns să acopere neuronii vertebratelor: un parazit molecular ne-a încurcat genele. Secvențele derivate dintr-un virus antic ajută la reglarea unei gene care codifică o componentă a mielinei, ajutând la explicarea de ce vertebratele au un avantaj atunci când vine vorba de creierul lor..

Infecție preistorică

Mielina este un material gras produs de celulele oligodendrocite din sistemul nervos central și de celulele Schwann din sistemul nervos periferic. Proprietățile sale izolatoare permit neuronilor să-și transfere impulsurile unul către altul la viteze mai mari și lungimi mai mari. Creierul nostru poate fi complex, în parte, deoarece mielina permite axoni mai lungi și mai îngusti, ceea ce înseamnă că mai mulți nervi pot fi stivuiți împreună.

Celulele cerebrale nemielinizate ale multor nevertebrate trebuie adesea să se bazeze pe axoni mai largi – și, prin urmare, mai puțini – pentru conducerea impulsurilor. Conducerea rapidă a impulsurilor face posibile reacții mai rapide, indiferent dacă asta înseamnă fugirea de pericol sau capturarea prăzii.

Deci, cum facem mielina? Un jucător cheie în producția sa pare a fi un tip de parazit molecular numit retrotransposon.

Ca și alți transpozoni, retrotranspozonii se pot muta în noi locații în genom printr-un intermediar ARN. Cu toate acestea, majoritatea retrotranspozonilor din genomul nostru au preluat prea multe mutații pentru a se mai mișca.

RNLTR12-int este un retrotransposon despre care se crede că a intrat inițial în genomul strămoșilor noștri ca virus. Genomul șobolanului are acum peste 100 de copii ale retrotransposonului.

Un ARN produs de RNLTR12-int ajută la producerea mielinei prin legarea de un factor de transcripție sau de o proteină care reglează activitatea altor gene. Combinația ARN/proteină se leagă de ADN în apropierea genei pentru proteina de bază a mielinei sau MBP, o componentă majoră a mielinei.

„MBP este esențială pentru creșterea și compresia membranei [central nervous system] mielină”, au spus cercetătorii într-un studiu publicat recent în Cell.

Knockout tehnic

Pentru a afla dacă RNLTR12-int s-a aflat într-adevăr în spatele reglementării MBP și, prin urmare, a producției de mielină, echipa de cercetare a trebuit să-și doboare nivelul și să vadă dacă mielinizarea a mai avut loc. Ei au experimentat mai întâi pe creierul de șobolan, înainte de a trece la peștele-zebră și broaște.

Când au inhibat RNLTR12-int, rezultatele au fost drastice. În sistemul nervos central, șobolanii modificați genetic au produs cu 98% mai puțin MBP decât cei în care gena a fost lăsată needitată. Absența RNLTR12-int a determinat, de asemenea, ca oligodendrocitele care produc mielină să dezvolte structuri mult mai simple decât s-ar forma în mod normal. Când RNLTR12-int a fost eliminat în sistemul nervos periferic, a redus mielina produsă de celulele Schwann.

Cercetătorii au folosit un anticorp SOX10 pentru a arăta că SOX10 s-a legat de transcriptul RNLTR12-int in vivo. Acesta a fost un rezultat important, deoarece există o mulțime de ARN-uri necodificatoare produse de celule și nu era clar dacă vreun ARN ar funcționa sau dacă era specific pentru RNLTR12-int.

Aceste rezultate rezistă la alte vertebrate cu falci? Utilizarea CRISPR-CAS9 pentru a efectua teste knock-out cu retrotranspozoni înrudiți cu RNLTR12-int la broaște și pește-zebra a arătat rezultate similare.

Mielinizarea a îmbogățit creierul vertebratelor, astfel încât să poată funcționa ca niciodată. Acesta este motivul pentru care termenul „hrană pentru creier” este literal. Grăsimile sănătoase sunt atât de importante pentru creierul nostru; ele ajută la formarea mielinei, deoarece este un acid gras. Gândiți-vă la asta data viitoare când trageți o noapte întreagă în timp ce ajungeți la o mână de nuci.

Cell, 2024. DOI: 10.1016/j.cell.2024.01.011