Ένα κρίσιμο πρώιμο στάδιο της εμβρυϊκής ανάπτυξης έχει συνδεθεί με έναν ιό που αναμίχθηκε με το προγονικό DNA πολύπλοκων οργανισμών όπως εμείς, πριν από περισσότερα από 500 εκατομμύρια χρόνια.

Γενετικό υλικό από ενδογενείς ρετροϊούς – οι οποίοι μόλυναν τους πρώτους οργανισμούς στη Γη, αφήνοντας δείκτες στο DNA μας – εκτιμάται ότι αποτελεί περίπου το 8 με 10 τοις εκατό του σύγχρονου ανθρώπινου γονιδιώματος.

Η σύνδεση που ανακαλύφθηκε πρόσφατα μεταξύ αυτών των ιών και της ανάπτυξης των εμβρύων έχει επιπτώσεις στη δημιουργία τεχνητών εμβρύων και στην εργασία σε αναγεννητικά φάρμακα, σύμφωνα με ερευνητές από το Εθνικό Ερευνητικό Κέντρο Καρκίνου της Ισπανίας (το Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas, ή CNIO).

«Μέχρι πρόσφατα, αυτά τα ιικά υπολείμματα θεωρούνταν ανεπιθύμητο DNA, γενετικό υλικό που ήταν άχρηστο ή ακόμη και επιβλαβές», λέει ο βιολόγος Sergio de la Rosa, από το CNIO.

«Διαισθητικά, θεωρήθηκε ότι η ύπαρξη ιών στο γονιδίωμα δεν θα μπορούσε να είναι καλή».

Μέσω μιας λεπτομερούς μελέτης μοντέλων ποντικών, η ομάδα κατάφερε να εντοπίσει μια ρετροϊική πρωτεΐνη που ονομάζεται MERVL-gag, η οποία βοηθά στη διαχείριση του ρυθμού ανάπτυξης του εμβρύου λίγες μόνο ώρες μετά τη γονιμοποίηση.

Η βασική εξέλιξη που εξετάζεται είναι όταν τα πρώτα λίγα παντοδύναμα κύτταρα (ικανά να γίνουν οποιοδήποτε από τα κύτταρα που σχηματίζουν ολόκληρο τον οργανισμό) δημιουργούν πολυδύναμα κύτταρα (ικανά να γίνουν κύτταρα που σχηματίζουν οποιουσδήποτε ιστούς του σώματος, αλλά όχι ιστό πλακούντα).

Αυτή η σταδιακή διαδικασία εξειδίκευσης στο έμβρυο είναι που μετατρέπει μια μάζα κυττάρων, σε ένα συγκεκριμένο ον και οι ερευνητές έδειξαν πώς το MERVL-gag επηρεάζει ένα γονίδιο που ονομάζεται URI – που θεωρείται απαραίτητο, δίνοντας τη δυνατότητα στα μόρια να γίνουν πολυδύναμα.

«Είναι ένας εντελώς νέος ρόλος για τους ενδογενείς ρετροϊούς», λέει ο Djouder. «Ανακαλύψαμε έναν νέο μηχανισμό που εξηγεί πώς ένας ενδογενής ρετροϊός ελέγχει άμεσα τους παράγοντες πολυδυναμίας».

Η ομάδα βρήκε υψηλά επίπεδα έκφρασης της πρωτεΐνης MERVL-gag στην πρώιμη φάση ολοκληρωτικής ισχύος της ανάπτυξης του εμβρύου, με αυτά τα επίπεδα στη συνέχεια να μειώνονται σταθερά καθώς το URI γίνεται πιο επιδραστικό στη συμπεριφορά των κυττάρων.

Αυτό που βλέπουμε εδώ είναι μια προσεκτική ισορροπία μεταξύ πρωτεϊνών, γονιδίων και πολυδυναμίας, αποτέλεσμα εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών εξέλιξης, και τίποτα από αυτά δεν θα ήταν δυνατό χωρίς έναν αρχαίο ιό.

Αυτό το βήμα στη διαδικασία από τα πρώτα κύτταρα σε ένα πραγματικό ζώο είναι εξαιρετικά σημαντικό για την επιτυχή ανάπτυξη τεχνητών εμβρύων επίσης, έρευνα που βοηθά στην κατανόηση προβλημάτων που μπορούν να επηρεάσουν την εγκυμοσύνη και τη γονιμότητα.

«Αρχίζουμε να συνειδητοποιούμε ότι αυτοί οι ρετροϊοί, που έχουν συνεξελιχθεί μαζί μας για εκατομμύρια χρόνια, έχουν σημαντικές λειτουργίες, όπως η ρύθμιση άλλων γονιδίων», λέει ο de la Rosa. «Είναι ένα εξαιρετικά ενεργό πεδίο έρευνας».

Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Science Advances .

(photo: pixabay)