Retrotranspozoni in evolucija vretenčarskih možganov

Izrastke živčnih celic pri vretenčarjih s čeljustjo obdaja mielinska ovojnica, ki omogoča hitrejši prenos živčnih impulzov. Proces nastajanja te ovojnice imenujemo mielinizacija. Znanstvenice in znanstveniki v članku, objavljenem v reviji Cell, poročajo, da bi lahko imeli pri mielinizaciji živčnih celic ključno vlogo retrotranspozoni. Gre za premične genetske elemente, ki se lahko s pomočjo obratnega prepisovanja, torej sinteze molekule DNK na osnovi matrične RNK, vgradijo nazaj v genom gostiteljske celice. 

Mielinsko ovojnico v centralnem živčevju tvorijo oligodendrociti - vrsta celic glia. Prisotnost te izolativne prevleke vretenčarjem s čeljustjo omogoča učinkovitejši prenos signalov na daljše razdalje brez potrebe po večanju premera aksonov. Tako omogoča tesno pakiranje aksonov, ki je bilo ključno za razvoj kompleksnega centralnega živčevja.

Da bi identificirali genetske elemente, udeležene pri procesu mielinizacije, so raziskovalke in raziskovalci analizirali izražanje genov v oligodendrocitih iz podganjih možganov. Raven izražanja retrotranspozona RetroMielin je bila v oligodendrocitih dva in polkrat večja kot v matičnih celicah, iz katerih so se razvili. Zaznali so tudi povečano izražanje gena za protein, imenovan MBP, ki je pri podganah gradnik mielina. 

Raziskovalna skupina je nadalje preučila, ali izražanje retrotranspozona vpliva na povečano izražanje gena za protein MBP. Z metodo RNK interference so povzročili razgradnjo RNK prepisov retrotranspozona RetroMielin. Na ta način so preprečili izražanje proteina MBP in onemogočili nastanek morfološko kompleksnih oligodendrocitov, kar nakazuje, da retrotranspozon RetroMielin sodeluje v razvoju funkcionalnih oligodendrocitov. 

V nadaljevanju je raziskovalke in raziskovalce zanimalo, na kakšen način RetroMielin vpliva na izražanje proteina MBP. Ugotovili so, da je za prepisovanje gena za ta protein ključna fizična vezava izraženega retrotranspozona RetroMielin na transkripcijski faktor SOX10. Šele po vezavi retrotranspozonske RNK se je SOX10 zmožen vezati na promotor Mbp in omogočiti prepisovanje. 

Mielinizacija aksonov - izrastkov živčnih celic - je prisotna pri vseh vretenčarjih s čeljustjo. Podobna retrotranspozonska zaporedja so v raziskavi iskali še pri drugih vretenčarskih in nekaterih nevretenčarskih vrstah. Zaporedja transpozonov RetroMielin so našli pri vseh vretenčarjih s čeljustjo, vključno z evolucijsko najstarejšimi ribami hrustančnicami, ne pa pri vretenčarjih brez čeljusti in nevretenčarjih. Kot pri podganah pa so analogno funkcijo retrotranspozona nato eksperimentalno določili še pri žabah in ribah cebricah.

O retrotranspozonih je razmišljala vajenka Gaja.

 

Naslovna fotografija: Transport mielina v nevronih