Наша генетическая связь с вирусами сильнее, чем мы привыкли думать. Эндогенные ретровирусы, то есть встроенные древние остатки вирусов, занимают около одного процента в геноме человека и уже стали «частью корабля», в редких случаях выполняя важные функции. Биологи показали, что с помощью одного из таких ретровирусов челюстные позвоночные развили способность создавать миелин.
Миелин — это изолирующая оболочка, окружающая аксоны. Он вырабатывается в мозге вспомогательными клетками глии, называемыми олигодендроцитами. Эволюционно миелин впервые выявлен начиная с челюстных позвоночных, что обеспечило их быстрой передачей нервных импульсов, более сложным мозгом и большим морфологическим разнообразием.
Последовательности ретровирусного элемента RNLTR12-int, которые обычно называют ретромиелином, идентифицировали у всех челюстных позвоночных. Это позволило им ковергентно эволюционировать вместе с этим «одомашненным» остатком вируса в сторону создания миелиновой оболочки для изоляции аксонов нейронов. Сам миелин обнаружен у древнейших из ныне живущих позвоночных, хрящевых рыб, но его нет у бесчелюстных рыб.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell, ученые подтвердили, что экспрессия РНК ретромиелина необходима для миелинизации. Они показали, что его РНК связывается с фактором транскрипции SOX10 для регуляции транскрипции основного белка миелина у грызунов. Без ретромиелина не происходила правильная дифференциация предшественников олигодендроцитов в зрелую форму, после которой они не создавали миелиновую оболочку.
Чтобы выявить потенциальные функциональные взаимосвязи между ретротранспозонными РНК и кодирующими белок мРНК в предшественниках олигодендроцитов, ученые использовали анализ взвешенных сетей коэкспрессии генов и выявили 13 различных модулей высококорегулируемых генов, которые были значительно повышены или понижены в этих клетках.
Затем ученые подтвердили экспрессию генов ретромиелина на срезах мозга крыс. Кроме того, они показали аналогичную функцию этого ретровируса в регуляции миелинизации у двух различных классов позвоночных: рыбок данио и лягушек.
Таким образом, приспособление этого древнего остатка вируса и его встраивание в геном сыграли заметную роль в появлении миелиновой оболочки, а значит, легли в основу развития мозга еще у очень далеких предков людей.