O secvenţă de ADN identificată în genomul şoarecilor şi care provine dintr-o străveche infecţie virală se dovedeşte crucială pentru dezvoltarea embrionilor acestor rozătoare, conform unui nou studiu realizat la Laboratorul de Ştiinţe Medicale al Consiliului de Cercetare Medicală din Anglia şi publicat în decembrie în jurnalul Science Advances, transmite Live Science, citat de Agerpres.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
Noua cercetare arată că acest ADN de provenienţă virală activează gene care le oferă celulelor din embrionii de şoareci potenţialul de a se specializa în aproape orice tip de celulă a organismului. ADN-ul viral, cunoscut drept „MERVL” este activat la rândul său de o o proteină denumită „factor de transcripţie Dux”, care se ataşează de secvenţă şi porneşte procesul de dezvoltare a embrionilor.
Deşi este extrem de importantă, dacă proteina Dux rămâne activată pentru o perioadă mai lungă, ajunge să ucidă celulele. Varianta umană a proteinei Dux, denumită DUX4, provoacă o atrofie musculară progresivă atunci când anumite particularităţi o fac să fie activă prea mult timp în celulele musculare. Această boală ereditară, numită distrofie musculară facioscapulohumerală (FSHD), este în prezent incurabilă.
Noul studiu nu doar că dezvăluie rolurile MERVL şi Dux din uter dar şi detaliază impactul nociv pe care-l pot avea mai târziu în viaţă. Este „o cercetare importantă”, susţine Sherif Khodeer, cercetător postdoctoral în domeniul celulelor embrionare la Universitatea belgiană KU Leuven, care nu a fost însă implicat în studiu.
Autorii studiului au folosit un instrument de editare genetică denumit „activare CRISPR” (CRISPRa) pentru a elucida relaţia strânsă dintre Dux şi MERVL. Spre deosebire de instrumentul tradiţional CRISPR, care taie ADN-ul pentru a-i schimba codul, CRISPRa intensifică activitatea anumitor gene fără a modifica secvenţa ADN pe care se află acestea.
Echipa a folosit CRISPRa pentru a activa pe rând Dux sau MERVL în celulele embrionare ale şoarecilor. Acest lucru le-a permis cercetătorilor să examineze modul în care fiecare factor influenţează dezvoltarea embrionară timpurie.
Când cercetătorii au activat doar MERVL, celulele stem au demonstrat „totipotenţă” sau capacitatea de a se transforma în orice tip de celulă – o caracteristică importantă a celor mai timpurii embrioni. Dar celulelor le lipseau trăsături cheie, au descoperit cercetătorii. Acest lucru sugerează că, deşi MERVL joacă un rol important în dezvoltarea timpurie a embrionilor de şoarece, Dux este, de asemenea, necesar.
De cealaltă parte, activarea doar a Dux a produs celule care arătau mult mai mult ca celulele embrionare timpurii naturale. Aşadar, cercetătorii cred că Dux activează genele necesare pentru dezvoltarea embrionului, independent de MERVL.
Deoarece Dux şi MERVL sunt atât de strâns legate pe parcursul celor mai timpurii etape ale dezvoltării embrionare, oamenii de ştiinţă au suspectat anterior că MERVL ar putea contribui, de asemenea, la efectele nocive ale Dux mai târziu în viaţă. Dar noul studiu sugerează că nu este cazul.
Cercetătorii au testat modul în care Dux provoacă leziuni celulare, analizând efectele sale în celulele stem cu şi fără o genă numită NOXA, despre care se ştie că este implicată în moartea celulară declanşată de diverşi factori de stres. Ei au descoperit că Dux activează această genă NOXA, care produce o proteină ce declanşează moartea celulară. Când echipa a eliminat NOXA, Dux a provocat mult mai puţine daune. Acest lucru a arătat că NOXA este responsabilă pentru toxicitate, nu MERVL.
Se ştia deja că NOXA este crescută în FSHD, boala umană care provoacă atrofie musculară. Este posibil ca dezvoltarea unui medicament care să inhibe NOXA să poată preveni moartea celulară în această afecţiune, contribuind astfel la îmbunătăţirea supravieţuirii celulelor musculare, cred autorii studiului.
„Distrofia musculară facioscapulohumerală este o boală complexă”, a declarat într-un comunicat autoarea principală a studiului, Michelle Percharde. „Chiar dacă toate celulele unui pacient au modificările genetice care o cauzează, doar un subset de celule activează DUX4”, a explicat ea. „Înţelegerea a ceea ce declanşează activarea DUX4 doar în celulele musculare, precum şi modul în care aceasta se compară cu activarea în dezvoltarea timpurie, sunt întrebări cheie pe care sperăm să le explorăm în cercetările viitoare”, a mai susţinut ea.
Ar fi „valoros să se compare” modul în care funcţionează Dux-ul şoarecilor şi DUX4 uman, a spus Khodeer, adăugând că studiile viitoare ar trebui să exploreze, de asemenea, cu precizie modul în care MERVL controlează genele din apropiere şi când şi cum este dezactivat MERVL în timpul dezvoltării embrionilor de şoarece.
Un alt aspect crucial, indicat de Khodeer, este că MERVL nu este prezent în genomul uman. Dar oamenii de ştiinţă suspectează că anumite părţi ale genomului uman ar putea fi echivalente cu MERVL. La fel ca la şoareci, aceste segmente de ADN sunt rămăşiţe ale infecţiilor virale antice.
