Een virus dat honderden miljoenen jaren geleden dieren infecteerde, is essentieel geworden voor de ontwikkeling van embryo’s

By | January 25, 2024

Dit artikel is beoordeeld in overeenstemming met het redactionele proces en de richtlijnen van Science X. De redactie heeft de volgende kenmerken benadrukt en tegelijkertijd de geloofwaardigheid van de inhoud gewaarborgd:

op feiten gecontroleerd

peer-reviewed publicatie

betrouwbare bron

Proeflezen


Afbeeldingscredit: Pixabay/CC0 publiek domein

× dichtbij


Afbeeldingscredit: Pixabay/CC0 publiek domein

Alle dieren evolueerden dankzij het feit dat bepaalde virussen honderden miljoenen jaren geleden primitieve organismen infecteerden. Viraal genetisch materiaal werd geïntegreerd in het genoom van de eerste meercellige wezens en zit nog steeds in ons DNA.

Voor het eerst beschrijven onderzoekers van het CNIO (Spaans Nationaal Kankeronderzoekscentrum) in het tijdschrift Wetenschappelijke vooruitgang de rol die deze virussen spelen in een proces dat absoluut essentieel is voor onze ontwikkeling en zich enkele uren na de bevruchting afspeelt: de overgang naar pluripotentie, waarbij de eicel van twee naar vier cellen gaat.

Vóór deze stap is elk van de twee cellen van het embryo totipotent, dat wil zeggen dat het zich kan ontwikkelen binnen een onafhankelijk organisme; De vier cellen van de volgende fase zijn niet totipotent maar eerder pluripotent omdat ze kunnen differentiëren tot cellen van elk gespecialiseerd lichaamsweefsel.

Voor Sergio de la Rosa en Nabil Djouder, respectievelijk eerste auteur en senior auteur, is de bevinding relevant voor het veld van de regeneratieve geneeskunde en voor de creatie van kunstmatige embryo’s, omdat het een nieuwe manier opent om stabiele cellijnen te genereren in de totipotentiefasen. Djouder leidt de groep Groeifactoren, Nutriënten en Kanker bij het CNIO.

Wij bestaan ​​voor 8% uit retrovirussen

Genetisch materiaal van wat nu “endogene retrovirussen” worden genoemd, werd geïntegreerd in de genomen van organismen die mogelijk de oorzaak zijn geweest van de Cambrische explosie, een periode waarin de oceanen van de wereld meer dan 500 miljoen jaar geleden een “boom” van biodiversiteit doormaakten. De afgelopen tien jaar is gebleken dat genetische sequenties van deze virussen minstens 8-10% van het menselijk genoom uitmaken.

“Tot voor kort werden deze virusresten beschouwd als ‘junk-DNA’, genetisch materiaal dat nutteloos of zelfs schadelijk was”, legt De la Rosa uit. “Intuïtief dachten mensen dat het hebben van virussen in het genoom niet goed kon zijn. Maar de laatste jaren beginnen we te beseffen dat deze retrovirussen, die zich in de loop van miljoenen jaren samen met ons hebben ontwikkeld, belangrijke functies hebben, zoals het reguleren van andere genen. Het is een uiterst actief onderzoeksgebied.

De overgang van totipotentie naar pluripotentie, een kwestie van snelheid

Onderzoek toont aan dat het endogene retrovirus MERVL het tempo bepaalt in de embryonale ontwikkeling, vooral tijdens de specifieke stap van de overgang van totipotentie naar pluripotentie, en verklaart het mechanisme waarmee dit gebeurt.

“Het is een compleet nieuwe rol voor endogene retrovirussen”, zegt Djouder. “We hebben een nieuw mechanisme ontdekt dat verklaart hoe een endogeen retrovirus pluripotentiefactoren direct controleert.”

Bij dit nieuwe werkingsmechanisme is URI betrokken, een gen dat de groep van Djouder in detail onderzoekt. Jaren geleden werd ontdekt dat als URI bij proefdieren wordt verwijderd, embryo’s zich niet eens kunnen ontwikkelen. De la Rosa wilde weten waarom en hoe zijn verband met het MERVL-retrovirus werd ontdekt.

Een soepele overgang

De resultaten laten zien dat een van de functies van URI het vergemakkelijken van de werking van moleculen is die essentieel zijn voor het verwerven van pluripotentie; Als URI niet werkt, werken de pluripotentiefactoren ook niet en blijft de cel in een staat van totipotentie. Het blijkt dat het een endogeen retroviruseiwit is, MERVL-gag, dat de werking van URI moduleert.

De onderzoekers ontdekten dat tijdens de totipotentiefase, wanneer er slechts twee cellen in het ei zitten, de expressie van het virale eiwit MERVL-gag hoog is; Dit eiwit bindt aan URI en voorkomt de werking ervan. De waarden veranderen echter geleidelijk, waardoor de niveaus van het virale eiwit MERVL-gag afnemen en URI in actie kan komen: pluripotentie treedt op.

De la Rosa legt uit: “Het is een soepele overgang. Bij een hoge expressie van virale eiwitten zijn er minder pluripotentiefactoren; wanneer de ERV-expressie afneemt, stabiliseert URI deze factoren.”

Symbiotische co-evolutie

“Onze resultaten laten een symbiotische co-evolutie zien van endogene retrovirussen met hun gastheercellen om de soepele en tijdige progressie van de vroege embryonale ontwikkeling te garanderen”, leggen de auteurs uit.

Met andere woorden, de driewegrelatie tussen virale eiwitten, URI en pluripotentiefactoren wordt nauwkeurig gemoduleerd “om het embryo voldoende tijd te geven om zich aan te passen en de soepele overgang van totipotentie naar pluripotentie en cellijnspecificatie tijdens de embryonale ontwikkeling te coördineren.” concludeert Djouder.

Meer informatie:
Sergio de la Rosa et al., Endogene retrovirussen bepalen de pluripotentiespecificatie in muizenembryo’s, Wetenschappelijke vooruitgang (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk9394. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk9394

Tijdschriftinformatie:
Wetenschappelijke vooruitgang

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *