Ľudské mozgy (a mozgy iných stavovcov) sú schopné rýchlejšie spracovávať informácie vďaka myelínu, mastnej látke, ktorá vytvára ochranný obal nad axónmi našich nervových buniek a urýchľuje ich impulzy. Ako naše neuróny vyvinuli myelínové pošvy? Časť odpovede, ktorá zatiaľ nie je známa, znie takmer ako sci-fi.

Tím výskumníkov, vedený vedcami z Altos Labs-Cambridge Science Institute, objavil kúsok z tŕnistej minulosti toho, ako myelín pokrýva neuróny stavovcov: molekulárneho parazita, ktorý sa zahráva s našimi génmi. Sekvencie pochádzajúce zo starovekého vírusu pomáhajú regulovať gén, ktorý kóduje zložku myelínu, a pomáhajú tak vysvetliť, prečo majú stavovce výhodu, pokiaľ ide o ich mozog..

Prehistorická infekcia

Myelín je tuková látka produkovaná oligodendrocytmi v centrálnom nervovom systéme a Schwannovými bunkami v periférnom nervovom systéme. Jeho izolačné vlastnosti umožňujú neurónom posielať si impulzy medzi sebou pri vyšších rýchlostiach a väčších dĺžkach. Náš mozog môže byť sčasti zložitý, pretože myelín umožňuje dlhšie a užšie axóny, čo znamená, že je možné zbaliť viac nervov.

Nemyelinizované mozgové bunky u mnohých bezstavovcov sa často musia spoliehať na širšie – a teda menej – axóny na vedenie impulzov. Rýchle vedenie impulzov umožňuje rýchle reakcie, či už to znamená uniknúť nebezpečenstvu alebo chytiť korisť.

Ako teda vyrábame myelín? Zdá sa, že hlavným hráčom pri jeho výrobe je druh molekulárneho parazita nazývaného retrotranspozícia.

Podobne ako iné transpozóny, aj retrotranspozóny sa môžu presúvať na nové miesta v genóme prostredníctvom medziproduktu RNA. Väčšina retrotranspozónov v našom genóme však zachytila ​​príliš veľa mutácií, aby sa mohli ďalej pohybovať.

RNLTR12-int je retrotranspozón, o ktorom sa predpokladá, že pôvodne vstúpil do genómu našich predkov ako vírus. Genómy myší teraz obsahujú viac ako 100 kópií retrotranspozónu.

RNA vytvorená RNLTR12-int pomáha produkovať myelín väzbou na transkripčný faktor alebo proteín, ktorý reguluje aktivitu iných génov. Komplex RNA/proteín sa viaže na DNA blízko génu pre myelínový bázický proteín alebo MBP, hlavnú zložku myelínu.

„MBP je nevyhnutný pre rast a zhutňovanie membrán [central nervous system] Myelin, “uviedli vedci z A Stay Nedávno publikované v Cell.

Technický knockout

Aby sa zistilo, či RNLTR12-int skutočne stojí za reguláciou MBP, a tým aj za produkciu myelínu, musel výskumný tím znížiť jeho hladinu a zistiť, či ešte stále dochádza k myelinizácii. Najprv vykonali svoje experimenty na myšacích mozgoch a potom prešli na zebričky a žaby.

Keď inhibovali RNLTR12-int, výsledky boli dramatické. V centrálnom nervovom systéme transgénne myši produkovali o 98 percent menej MBP ako tie, ktoré nechali gén neupravený. Neprítomnosť RNLTR12-int tiež spôsobila, že oligodendrocyty produkujúce myelín vyvinuli oveľa jednoduchšie štruktúry, ako sa normálne tvoria. Keď bol RNLTR12-int inaktivovaný v periférnom nervovom systéme, redukoval myelín produkovaný Schwannovými bunkami.

Výskumníci použili protilátku SOX10, aby ukázali, že SOX10 sa viaže na transkript RNLTR12-int in vivo. Toto bolo dôležité zistenie, pretože existuje veľa nekódujúcich RNA vytvorených bunkami a nebolo jasné, či bude nejaká RNA fungovať alebo či je špecifická pre RNLTR12-int.

Platia tieto výsledky aj u iných čeľustných stavovcov? Použitie CRISPR-CAS9 na vykonanie knockdown testov s RNLTR12-int-ligovanými retrovírusovými vektormi u žab a zebričiek ukázalo podobné výsledky.

Myelinizácia obohatila mozog stavovcov tak, že môže fungovať ako nikdy predtým. Preto je výraz „potrava pre mozog“ doslovný. Zdravé tuky sú pre náš mozog veľmi dôležité. Pomáhajú pri tvorbe myelínu, pretože ide o mastnú kyselinu. Myslite na to, keď budete nabudúce dlho jesť hrsť orechov.

Cela, 2024. DOI: 10.1016/j.cell.2024.01.011