De uitlopers (dendrieten en axonen) zorgen voor het elektrische contact met andere zenuwcellen (afb: Wikicommons)

Menigeen zal zich ergens tijdens de coronacrisis hebben afgevraagd  wat nou toch in godsnaam het nut is van virussen. Dan bedoelen meestal wat wij mensen aan zoiets hebben. Nu lijkt het er op dat retrovirussen de bron zouden zijn van een retrotrasposon dat wezenlijk is voor de productie van myeline, een eiwit dat weer van groot belang is is voor ons centrale zenuwstelsel. Met enige overdrijving zou je kunnen zeggen dat die virussen ons mensen hersens hebben bezorgd evenals andere gewervelden. Retrovirussen zijn deeltjes die hun erfelijk materiaal niet opslaan in de vorm van DNA, maar van RNA. “Retrovirussen waren nodig voor de evolutie van gewervelden”, stelt Robin Franklin van Altos Labs van de universiteit van Cambridge (VK). “Als die virussen hun sequenties niet in het genoom van gewervelden hadden ingevoegd dan was myelinering niet mogelijk geweest en was de hele diversiteit bij gewervelden er nooit geweest.”
Myeline is een vettig eiwitweefsel dat de uitlopers van zenuwcellen, de axonen, omhult en beschermt. Daardoor is het snel doorgeven van impulsen mogelijk zonder de doorsnede van de axonen te hoeven vergroten. Daardoor kunnen er meer zenuwcellen in een kubieke centimeter, maar kunnen die uitlopers ook langer zijn.
Myeline verschijnt in de boom van evolutie in een periode waar ook kaken ontstonden en het belang van dat eiwit voor de ontwikkeling van gewervelden is groot geweest. Tot nog toe was niet duidelijk waar dat myeline vandaan kwam.
De rol van RetroMyelin, zoals de onderzoekers het retrotransposon (een transposon is een springend gen) noemen, zagen ze toen ze de gennetwerken van oligodendrocyten onderzochten, de myelineproducenten in het centraal zenuwstelsel. De onderzoekers keken daarbij vooral naar het niet-coderende deel van het DNA met inbegrip van de springende genen. Dat zou nog nooit eerder gedaan zijn.

40%

“Retrotransposons maken 40% uit van ons genoom (onze genen maar zo’n 2%; as)”, zegt medeonderzoeker Tanay Ghosh. “Er was echter niet bekend wat die hebben bijgedragen aan de evolutie van bepaalde eigenschappen. We wilden graag weten hoe deze verbindingen het evolutieproces ondersteunen, vooral met betrekking tot de myelinering.”

Bij knaagdiertjes, waarschijnlijk muisjes, vonden de onderzoekers een RNA-transcript van RetroMyelin. Dat regelt de activiteit van het myeline-gen. Als in die oligodendrocyten (eigenlijk cellen met weinig uitlopers) of in de voorlopers van die cellen RetroMyelin werd geblokkeerd dan konden die cellen geen myeline produceren.
Vervolgens onderzochten ze of die transposonsequenties ook voorkomen in andere gewervelde dieren (met en zonder kaak) en in verschillende ongewervelden. En ja haar in alle andere klassen van kaakgewervelden (vogels, vissen, reptielen en amfibieën) was iets dergelijk te vinden, maar niet in kaakloze gewervelden en ongewervelde dieren.
Franklin: “Er is in de evolutie een ontwikkeling geweest om het doorgeven van signalen in axonen sneller te maken. Dat betekent dat je dingen eerder opmerkt en, bijvoorbeeld, sneller kan vluchten.”

Vervolgens wilden de onderzoekers weten of RetroMyelin ooit in de voorouder van alle kaakgewervelde dieren is ingebouwd of dat er afzonderlijke retrovirale invasies in de verschillende takken hebben plaatsgevonden. Om deze vragen te beantwoorden construeerden ze een fylogenetische boom van 22 gewervelde soorten met kaken en vergeleken hun RetroMyelinsequenties. Uit de analyse bleek dat de sequenties van RetroMyelin meer op elkaar leken binnen soorten dan tussen soorten, wat suggereert dat RetroMyelin meermalen werd overgebracht gedurende de evolutie.

De onderzoekers toonde ook aan dat RetroMyelin een functionele rol speelt bij de myelinering bij vissen en amfibieën. Toen ze de RetroMyeline-gensequentie in de bevruchte eieren van zebravissen en kikkers verstoorden, ontdekten ze dat de zich ontwikkelende vissen en kikkervisjes aanzienlijk minder myeline produceerden dan normaal.

De studie benadrukt het belang van niet-coderende regio’s van het genoom, ooit ‘rotzooi’ genoemd, voor de fysiologie en evolutie, zeggen de onderzoekers. “Onze bevindingen openen een nieuwe onderzoeksweg om te kijken hoe retrovirussen meer in het algemeen betrokken zijn bij het sturen van de evolutie”, zegt Ghosh.

Bron: Science Daily