Πώς ένας αρχαίος ιός καθόρισε άνδρες και γυναίκες. Placenta in females, muscle mass in males: Dual heritage of a virus

Νέα μελέτη επιβεβαιώνει το ρόλο τον ενδογενών ρετροϊών στην ανθρώπινη εξέλιξη, οδηγώντας παράλληλα στην επίλυση ενός μεγάλου βιολογικού μυστηρίου. It was already known that genes inherited from ancient retroviruses are essential to the placenta in mammals. Scientists have now revealed a new chapter in this astonishing story: these genes of viral origin may also be responsible for the more developed muscle mass seen in males. Cross section of mouse muscle (in blue: labeling of nuclei; in green: labeling of muscle fiber membranes). Normal male mice display larger muscle fibers than those seen in mutant, syncytin knock-out mice. Credit: François Redelsperger

Γονίδια αρχαίων ιών που ενσωματώθηκαν στο ανθρώπινο γονιδίωμα πριν από εκατομμύρια χρόνια όχι μόνο δεν επιβαρύνουν την υγεία αλλά είναι πλέον απαραίτητα για τη ζωή: τα ίδια γονίδια αρχαίων ιώσεων ευθύνονται για την ανάπτυξη του πλακούντα στις γυναίκες αλλά και την αυξημένη μυϊκή μάζα των ανδρών, υποδεικνύει νέα μελέτη.

Οι βιολόγοι γνωρίζουν εδώ και καιρό ότι τα γονιδιώματα πολλών οργανισμών, ανάμεσά τους και ο άνθρωπος, περιλαμβάνουν αλληλουχίες που ενσωματώθηκαν στο γονιδίωμα λόγω μόλυνσης από αρχαίους «ρετροϊούς» - ιούς που χρησιμοποιούν ως γενετικό υλικό μόρια RNA αντί για DNA.

Αφού μολύνουν τα κύτταρα, οι ιοί αυτοί αντιγράφουν τις γενετικές πληροφορίες τους σε μόρια DNA, τα οποία στη συνέχεια ενσωματώνονται στα κύτταρα του ξενιστή, πολλές φορές για πάντα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα τέτοιου ρετροϊού είναι ο HIV, του οποίου η εκρίζωση είναι δύσκολη ακριβώς επειδή το γενετικό υλικό του έχει γίνει αναπόσπαστο μέρος των κυττάρων του ασθενή.

Από εξελικτική άποψη, πάντως, μεγαλύτερη σημασία έχουν οι ρετροϊοί που μολύνουν κατά τύχη κύτταρα του αναπαραγωγικού συστήματος, οπότε κληροδοτούνται στις επόμενες γενιές. Σε αυτή την περίπτωση, ο ενσωματωμένος ιός ονομάζεται «ενδογενής».

Περίπου το 8% του γονιδιώματος του ανθρώπου και άλλων θηλαστικών αντιστοιχεί σε κατάλοιπα αρχαίων ιών. Τα περισσότερα από αυτά τα ξένα γονίδια παραμένουν αδρανή, άλλα όμως συνεχίζουν να λειτουργούν μέχρι και σήμερα παράγοντας πρωτεΐνες.

Ο συνδετικός κρίκος

Το 2000, αμερικανοί ερευνητές αποκάλυψαν ότι για τον σχηματισμό του πλακούντα είναι απαραίτητη η πρωτεΐνη η συγκυτίνη, η οποία έχει ιογενή προέλευση και υπάρχει σήμερα σε όλα τα θηλαστικά.

Τώρα, μια νέα διεθνής μελέτη καταλήγει στο συμπέρασμα ότι η συγκυτίνη ευθύνεται και για την αυξημένη μυϊκή μάζα των αρσενικών ποντικών - μια αναπάντεχη, δεύτερη δράση της αρχαίας ίωσης.

Αρσενικά ποντίκια που είχαν τροποποιηθεί γενετικά ώστε να μην παράγουν συγκυτίνη είχαν 20% μικρότερες μυϊκές ίνες και 20% λιγότερους κυτταρικούς πυρήνες σε σχέση με τα κανονικά ποντίκια, αναφέρει η διεθνής ερευνητική ομάδα στην επιθεώρηση «PLoS Genetics».

Το ερώτημα που προκύπτει είναι πώς η συγκυτίνη επιτελεί αυτές τις εντελώς διαφορετικές λειτουργίες σε αρσενικά και θηλυκά άτομα.

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι οι αρχαίοι ιοί χρησιμοποιούσαν τη συγκυτίνη για να συγχωνευτούν με την εξωτερική μεμβράνη του κυττάρου-στόχου. Και όπως φαίνεται, η συγκυτίνη στα θηλαστικά επιτελεί περίπου την ίδια λειτουργία: το εξωτερικό στρώμα του πλακούντα αποτελείται από πολλά κύτταρα που έχουν συντηχθεί σε ένα, ενώ οι μυϊκές ίνες επίσης προκύπτουν από πολλά επιμέρους κύτταρα που ενώνονται σε ένα μεγαλύτερο.

Η μελέτη αφενός επιβεβαιώνει το ρόλο τον ενδογενών ρετροϊών στην ανθρώπινη εξέλιξη, αφετέρου θα μπορούσε να οδηγήσει τελικά και στην επίλυση ενός μεγάλου βιολογικού μυστηρίου. Όπως λένε οι ερευνητές, αν ο ρόλος της συγκυτίνης επιβεβαιωθεί και σε άλλα θηλαστικά, η αρχαία αυτή πρωτεΐνη θα εξηγούσε γιατί τα αρσενικά άτομα σε πολλά είδη θηλαστικών είναι πιο μυώδη από τα θηλυκά, κάτι που δεν παρατηρείται συχνά στα ζώα που γεννούν αβγά.

Πηγή: François Redelsperger, Najat Raddi, Agathe Bacquin, Cécile Vernochet, Virginie Mariot, Vincent Gache, Nicolas Blanchard-Gutton, Stéphanie Charrin, Laurent Tiret, Julie Dumonceaux, Anne Dupressoir, Thierry Heidmann. Genetic Evidence That Captured Retroviral Envelope syncytins Contribute to Myoblast Fusion and Muscle Sexual Dimorphism in Mice. PLOS Genetics, 2016; 12 (9): e1006289 DOI: 10.1371/journal.pgen.1006289