: 22.02.2024

Эффективной миелиновой изоляцией нервов позвоночные обязаны древним ретровирусам

Глубокое влияние на эволюцию позвоночных оказала миелинизация, или, другими словами, тот факт, что длинные отростки нейронов (аксоны), через которые эти клетки взаимодействуют между собой и с другими клетками организма, покрыты особой электроизолирующей оболочкой. В этом смысле аксоны, по которым передается нервный импульс, можно уподобить электрическим проводам, а роль изоляции выполняет миелин, сформированный вспомогательными клетками.

Миелин обеспечивает высокую скорость прохождения нервных импульсов при небольшом диаметре аксонов, что позволяет иметь сложную нервную систему. Он также оказывает аксонам метаболическую поддержку, поэтому нервные волокна, состоящие из пучков отростков, могут быть длиннее. А это означает, что и сами животные могут быть более крупными.

Миелин появился примерно в то же время, что и челюстные организмы, и его важная роль в эволюции позвоночных давно признана. Однако до сих пор неясно, какие молекулярные механизмы привели к его возникновению. Нужно добавить, что у беспозвоночных животных и бесчелюстных позвоночных имеется структура, схожая с миелином, но именно он обладает свойствами, которые дают его обладателям критически важные преимущества.

Исследователи из Великобритании и Франции изучают на примере крыс некодирующие (не содержащие «описания» белка) участки генома олигодендроцитов – клеток, которые образуют миелиновую оболочку. Известно, что большую часть некодирующей ДНК составляют мобильные генетические элементы (ретротранспозоны), способные не только «прыгать» по геному, но и самовоспроизводиться.

Как минимум некоторые из ретротранспозонов представляют собой бывшие ретровирусы. Наследственный материал таких вирусов представлен не ДНК, а РНК. Попав в клетку-хозяина, ретровирусная РНК подвергается обратной транскрипции – на этой молекуле-матрице «собирается» соответствующая ДНК, которая встраивается в геном хозяина. Впоследствии эта ретровирусная ДНК может успешно копироваться как обычная генная последовательность.

Ретровирусы инфицировали животных на протяжении миллионов лет. Выжившие организмы приобретали устойчивость к захватчикам, а сами неудачливые ретровирусы, мутируя, превращались в участки клеточного генома. И если эти клетки были половыми, то они могли передаваться в ряду поколений. Некоторые из таких «ретровирусных» участков сохранили активность и даже вступили в своего рода симбиотические отношения с бывшей жертвой, участвуя, к примеру, в регуляции активности генов.

Недавно ученые обнаружили в олигодендроцитах, формирующих миелин, активный ретротранспозон RNLTR12-int ретровирусного происхождения. Его назвали RetroMyelin, так как выяснилось, что он регулирует активность гена, кодирующего один из ключевых компонентов миелина – основного белка миелина (Mbp). Когда ученые экспериментально заблокировали RetroMyelin в олигодендроцитах и их клетках-предшественниках, те потеряли способность производить этот белок.

Оказалось, что последовательности, подобные RetroMyelin, существуют у всех челюстных позвоночных, имеющих миелин и Mbp, включая рыб и амфибий. Когда исследователи нарушили нуклеотидную последовательность RetroMyelin в оплодотворенных икринках лягушек и рыбок данио рерио, то образование миелина у этих животных упало.

Сравнив последовательности RetroMyelin на филогенетическом древе 22 видов челюстных позвоночных, ученые предположили, что RetroMyelin приобретался в процессе эволюции несколько раз независимо. С другой стороны, они могли произойти и от общего предка, но затем значительно измениться в процессе эволюции.

Все эти результаты подчеркивают потенциальную значимость некодирующих участков генома, еще недавно считавшихся «мусорной ДНК». Подобные открытия могут положить начало новому направлению исследований активных ретротранспозонов, доля которых в геноме человека доходит до 40%. Есть большая вероятность, что они выполняют в нашем организме множество и других не менее важных функций.

Публикации на тему:

МИЕЛИНовая защита нейрона: все начинается до рождения

Прыгающие гены

Фото: https://www.flickr.com

: 22.02.2024