Un virus de acum 5 milioane de ani a făcut posibilă apariția speciei umane

Se pare că o genă numită LTR5Hs activează o altă genă care influențează creșterea embrionului și proliferarea celulelor stem. LTR5Hs este cel mai nou grup de gene virale cunoscut, descoperit ca fiind esențial în procesul de formare a embrionului. Evoluția a luat unele întorsături bizare, iar unele dintre ele par desprinse direct dintr-o bandă desenată. Dovada — ADN-ul uman a devenit ceea ce este datorită virușilor, scrie Popularmechanics.com.

ADN-ul uman poartă urme unui virus vechi de milioane de ani

Aproximativ 9% din materialul nostru genetic se crede că reprezintă rămășițele unor viruși antici care au preluat controlul acum circa 5 milioane de ani (ceea ce, în termeni evolutivi, este relativ recent).

În timp ce unele dintre aceste rămășițe par să fie implicate în apariția bolilor, altele au devenit o parte atât de integrantă din noi încât oamenii nici nu s-ar putea dezvolta în uter fără ele.
Multe dintre aceste secvențe sunt unice pentru Homo sapiens.

LTR5Hs – un grup esențial de gene virale

LTR5Hs este cel mai nou grup de astfel de gene virale cunoscut. Dobândite în urma unor infecții virale antice, aceste gene au apărut la strămoșii oamenilor și la marile maimuțe, în momentul în care aceștia s-au separat de maimuțele mici.

Aceste retrovirusuri endogene umane (HERV) au fost considerate mult timp drept ADN rezidual, fără rol semnificativ. Însă, în ultimii ani, s-a descoperit că ele reprezintă secvențe provenite din retrovirusuri — viruși al căror material genomic este format din ARN. Atunci când o celulă este infectată de un retrovirus, o enzimă convertește acel ARN în ADN, care devine apoi încorporat în genomul celulei.

Cercetarea biologului Raquel Fuyo

Biologul Raquel Fuyo, de la Universitatea Stanford, a dorit să afle cum genele relativ recente provenite din retrovirusuri pot oferi funcții esențiale din punct de vedere al dezvoltării. Ea și echipa sa de cercetare au investigat o etapă timpurie a dezvoltării embrionare din celule stem, numită blastoid.

Acest blastoid era menit să se comporte ca un blastocist, stadiul de creștere care precede implantarea în mucoasa uterină. Fuyo a dezactivat LTR5Hs și a descoperit că formarea blastoidului prezenta disfuncții în absența lor — stratul median de țesut, numit epiblast, nu s-a putut forma corespunzător.

„Am demonstrat că activitatea HERVK LTR5Hs este necesară pentru formarea blastoidului și pentru identitatea liniilor celulare”, a spus ea într-un studiu publicat recent în revista Nature.
„Elementele LTR5Hs funcționează ca potențiatori, iar ca urmare, reprimarea LTR5Hs afectează sever transcriptomul epiblastului din blastoizi.”

Rolul crucial al epiblastului în dezvoltare

Epiblastul este esențial în dezvoltare, deoarece el va deveni ulterior embrionul propriu-zis.
De asemenea, epiblastul dă naștere fazelor timpurii ale placentei (trofectodermul) și ale sacului vitelin (hipoblastul). S-a descoperit că HERV-urile sunt exprimate intens în ambele structuri, iar dezactivarea LTR5Hs afectează numărul de celule din hipoblast și trofectoderm.

În formarea epiblastului, această dezactivare împiedică LTR5Hs să stimuleze expresia genei ZNF729, care activează sau inhibă alte gene implicate în creșterea embrionului. Acest proces duce la proliferarea celulelor stem care, ulterior, se vor diferenția în țesuturi specifice.

Evoluția genei ZNF729

Fuyo consideră că ZNF729 s-a extins în timpul evoluției primatelor.
Această genă se leagă de sute de alte gene importante și le reglează, crescând în timp activitatea genelor care mențin funcțiile celulare de bază — oferind astfel celulelor care o exprimă un avantaj în proliferare.

ZNF729 ar fi putut înlocui un mecanism mai vechi care controla odinioară proliferarea celulară, devenind esențial pentru dezvoltarea corectă a fazelor preimplantaționale ale embrionului.

„Aceste observații”, au afirmat cercetătorii, „sugerează că remodelarea evolutivă a rețelelor de reglare genetică poate duce nu doar la inovații specifice speciei, ci și la crearea unor noi dependențe și la conferirea unui caracter esențial unor elemente și gene apărute relativ recent.”