I ricercatori riferiscono il 15 febbraio sulla rivista Cellula che i virus antichi potrebbero essere il merito della mielina e, per estensione, del nostro cervello grande e complesso. Il team ha scoperto che un elemento genetico derivato dal retrovirus o “retrotrasposone” è essenziale per la produzione di mielina nei mammiferi, negli anfibi e nei pesci. La sequenza genetica, che hanno soprannominato “Retromielina,” è probabilmente il risultato di un’antica infezione virale e di confronti tra Retromielina nei mammiferi, negli anfibi e nei pesci suggeriscono che l’infezione retrovirale e gli eventi di invasione del genoma si sono verificati separatamente in ciascuno di questi gruppi.
“I retrovirus erano necessari affinché l’evoluzione dei vertebrati potesse decollare”, afferma l’autore senior e neuroscienziato Robin Franklin dell’Altos Labs-Cambridge Institute of Science. “Se non avessimo avuto i retrovirus che attaccavano le loro sequenze nel genoma dei vertebrati, la mielinizzazione non sarebbe avvenuta, e senza la mielinizzazione, l’intera diversità dei vertebrati come la conosciamo non sarebbe mai avvenuta.”
La mielina è un tessuto adiposo complesso che riveste gli assoni dei nervi dei vertebrati. Consente una rapida conduzione dell’impulso senza la necessità di aumentare il diametro assonale, il che significa che i nervi possono essere più vicini tra loro. Fornisce anche supporto metabolico ai nervi, il che significa che i nervi possono essere più lunghi. La mielina è apparsa per la prima volta nell’albero della vita più o meno nello stesso periodo delle mascelle, e la sua importanza nell’evoluzione dei vertebrati è stata riconosciuta da tempo, ma fino ad ora non era chiaro quali meccanismi molecolari avessero innescato la sua comparsa.
I ricercatori se ne sono accorti Retromielinanella produzione di mielina mentre esaminavano le reti genetiche utilizzate dagli oligodendrociti, le cellule che producono mielina nel sistema nervoso centrale. Nello specifico, il team stava studiando il ruolo delle regioni non codificanti, inclusi i retrotrasposoni, in queste reti genetiche, qualcosa che non era stato precedentemente esplorato nel contesto della biologia della mielina.
“I retrotrasposoni compongono circa il 40% dei nostri genomi, ma non si sa nulla su come potrebbero aver aiutato gli animali ad acquisire caratteristiche specifiche durante l’evoluzione”, afferma il primo autore Tanay Ghosh, biologo computazionale presso Altos Labs-Cambridge Institute of Science. “La nostra motivazione era sapere come queste molecole aiutano i processi evolutivi, in particolare nel contesto della mielinizzazione.”
Nei roditori, i ricercatori hanno scoperto che la trascrizione dell’RNA di Retromielina regola l’espressione della proteina basica della mielina, uno dei componenti chiave della mielina. Quando hanno inibito sperimentalmente Retromielina negli oligodendrociti e nelle cellule progenitrici degli oligodendrociti (le cellule staminali da cui derivano gli oligodendrociti), le cellule non potevano più produrre la proteina basica della mielina.
Per esaminare se Retromielina è presente in altre specie di vertebrati, il team ha cercato sequenze simili all’interno dei genomi dei vertebrati con mascelle, dei vertebrati senza mascelle e di diverse specie di invertebrati. Hanno identificato sequenze analoghe in tutte le altre classi di vertebrati con mascelle (uccelli, pesci, rettili e anfibi) ma non hanno trovato una sequenza simile nei vertebrati o negli invertebrati senza mascelle.
“C’è stata una spinta evolutiva per rendere più rapida la conduzione degli impulsi dei nostri assoni perché avere una conduzione degli impulsi più rapida significa che puoi catturare le cose o fuggire dalle cose più rapidamente”, dice Franklin.
Successivamente, i ricercatori volevano sapere se Retromielina è stato incorporato una volta nell’antenato di tutti i vertebrati con mandibola o se ci sono state invasioni retrovirali separate nei diversi rami. Per rispondere a queste domande, hanno costruito un albero filogenetico da 22 specie di vertebrati con mascelle e li hanno confrontati Retromielina sequenze. L’analisi lo ha rivelato Retromielina le sequenze erano più simili all’interno che tra le specie, il che lo suggerisce Retromielina è stato acquisito più volte attraverso il processo di evoluzione convergente.
Anche la squadra lo ha dimostrato Retromielina svolge un ruolo funzionale nella mielinizzazione nei pesci e negli anfibi. Quando hanno interrotto sperimentalmente il Retromielina sequenza genetica nelle uova fecondate di pesci zebra e rane, hanno scoperto che i pesci e i girini in via di sviluppo producevano significativamente meno mielina del solito.
Lo studio evidenzia l’importanza delle regioni non codificanti del genoma per la fisiologia e l’evoluzione, affermano i ricercatori. “I nostri risultati aprono una nuova strada di ricerca per esplorare il modo in cui i retrovirus sono più generalmente coinvolti nel dirigere l’evoluzione”, afferma Ghosh.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
