DNA śmieciowe? Raczej samolubne, ale z korzyścią dla zarodków

Retrowirusy to grupa, która w podstawowej postaci zbudowana jest głównie z RNA. Żeby włączyć się do genomu zainfekowanej komórki, ich materiał genetyczny musi być więc – w procesie odwrotnej transkrypcji – przepisany na DNA. Wówczas integruje się z DNA gospodarza i może ulec takiej samej jak ono ekspresji. W ten sposób komórka gospodarza namnaża kolejne kopie wirusa, który może ją zaatakować lub zostać uwolniony i zakazić inne komórki. Do najbardziej znanych retrowirusów należy HIV.

Nie wszystkie retrowirusy są jednak tak zjadliwe. Niektóre włączają się do genomu gospodarza i zostają w nim na zawsze, dzieląc losy jego własnego DNA. Po wielu pokoleniach praktycznie nic nie wskazuje na ich odrębność. To retrowirusy endogenne. Szacuje się, że w ssaczym genomie zajmują ok. 10 proc. Na pierwszy rzut oka wydaje się, że nie mają żadnej funkcji poza istnieniem i powielaniem się, co zgodnie z koncepcją samolubnego genu jest funkcją wystarczającą do egzystencji. Razem z intronami czy zdezaktywowanymi genami zaliczane są do tzw. śmieciowego DNA.

Ta kategoryzacja nie zawsze jest jednak słuszna. Niektóre retrowirusy endogenne ulegają ekspresji, choć nie kończy się ona chorobą. Badacze wciąż odkrywają kolejne retrowirusy zintegrowane z genomem (jeszcze kilka lat temu szacowano, że jest ich mniej niż 10 proc.) i kolejne przykłady, gdy kodowane przez nie białka biorą udział w metabolizmie komórki. Naukowcy z hiszpańskiego Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) przebadali oddziaływanie białka kodowanego przez retrowirusy endogenne z grupy MERVL na rozwój mysich zarodków.

Wkrótce po zapłodnieniu zygota dzieli się na dwie komórki potomne. Każda może zapoczątkować linię komórek, których kolejne potomstwo może przekształcić się w komórki dowolnego typu. Oznacza to, że w razie ich rozdzielenia, mogą powstać bliźnięta jednojajowe. U ssaków komórki te dzielą się na kolejne, a zatem powstają cztery komórki, które nie mogą jednak dać dowolnie rozwijających się linii potomnych – część da początek płodowi, część woreczkowi żółtkowemu. Potencjał rozwojowy każdej komórki z pierwszej dwójki jest totalny – są totipotencjalne. Potencjał komórek z czwórki jest już ograniczony – część utworzy endodermę, część ektodermę. Nadal jednak z komórek tych warstw powstaną rozmaite tkanki, a więc są one pluripotencjalne. Przejście między totipotencją a pluripotencją, następujący u ssaków zwykle kilka godzin po zapłodnieniu, jest jednym z kluczowych momentów rozwoju organizmu. Zaburzenia tego przejścia pociągają za sobą dalekosiężne skutki, zwykle prowadzące do śmierci zarodka, zanim zagnieździ się w macicy. Ich brak zależy od działania różnych genów, a właściwie kodowanych przez nie białek. Wśród nich znajduje się białko URI. Kiedy jest go zbyt mało w komórkach totipotencjalnych, nie przekształcają się one w pluripotencjalne.

W totipotencjalnych komórkach ekspresja białka MERVL jest intensywna. Następnie słabnie, pozwalając działać białku URI. Hiszpanie odkryli, że może też jednak je unieczynnić.

Zatem od intensywności ekspresji genów wirusów endogennych i jej rozkładu w czasie zależy płynne przejście z totipotencjalności w pluripotencjalność. I to, czy zarodek w ogóle rozwinie się w płód. Gdyby nie ich działanie, komórki zostałyby w stanie totipotencjalności, a to skończyłoby się rozwojem nieprawidłowego zarodka i bardzo wczesnym poronieniem. Ich DNA jest samolubne, bo umierający gospodarz pociągnąłby je do grobu ze sobą, ale na pewno nie można go nazwać śmieciowym.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.