ویروس های باستانی، مغز ما را شکل داده اند!
نقش ثبت ژنوم رتروویروس ها فقط اثبات فرایند تکامل نیست بلکه این ویروس های نخستین، در پیشبرد تکامل به سوی قویترین ابزار بقا یعنی ابزار هوشمندی و مغز، نقش داشته اند.
یکی از مهمترین ویژگی های سیستم عصبی ما سرعت هدایت بالای آن است. بدون سرعت بالای انتقال پیام، سیستم عصبی نمیتوانست به ابزاری قدرتمند در حفظ بقای موجودات زنده تبدیل شود.
بخش مهمی از این سرعت، مدیون میلین سازی در اطراف آکسون های عصبی است و مطالعه ی اخیر، نشان میدهد خود میلین سازی، مدیون عفونت های ویروسی است.
بله عفونت، همیشه بد نیست!!
15 فوریه 2024
خلاصه:ویروسهای باستانی نقش مهمی در توسعه ی میلین داشته اند. میلین برای مغزهای پیچیده مهرهداران، بسیار مهم است.
کشف RetroMyelin- که یک عنصر مشتق شده از رتروویروس است- برای تولید میلین در پستانداران، دوزیستان و ماهی ها ضروری است و این، بر تاثیر ژن های ویروسی بر تکامل مهره داران تاکید می کند.
این مطالعه نشان میدهد میلینسازی- که یک عامل کلیدی در هدایت تکانههای عصبی و تنوع مهرهداران است- وجودش مدیون درج ویروسی باستانی است و این، درک قبلی از زیستشناسی تکاملی را به چالش میکشد.
این همگرایی ویروس شناسی و نوروبیولوژی، راه های جدیدی را برای کاوش مکانیسم های مولکولی پشت تکامل و رابطه ی پیچیده ی بین ویروس ها و رشد مهره داران، باز می کند.
حقایق کلیدی:
رترومیلین، یک توالی ژنی مشتق شده از رتروویروس های باستانی است و برای تولید میلین در مهره داران، حیاتی میباشد.
حضور RetroMyelin در گروههای مختلف مهرهداران، رویدادهای جداگانه ی ادغام ژنوم ویروسی را نشان میدهد و نقش آن را در تکامل همگرا برجسته میکند.
اختلال تجربی RetroMyelin در گورخرماهی و قورباغه، منجر به کاهش قابل توجه تولید میلین شد و نقش عملکردی آن را در میلینی شدن عصب ها ثابت کرد.
منبع:Cell Press
محققان در 15 فوریه در ژورنالCellگزارش دادند ویروسهای باستانی ممکن است برای میلین و در نتیجه مغز بزرگ و پیچیده ی ما حیاتی بوده باشند.
این تیم دریافتند یک عنصر ژنتیکی مشتق از رتروویروس یا رتروترانسپوزون، برای تولید میلین در پستانداران، دوزیستان و ماهی ها ضروری است.توالی ژنی که «رترومیلین» نامیده اند، احتمالاً نتیجه ی عفونت ویروسی باستانی است.
مقایسه یرترومیلیندر پستانداران، دوزیستان و ماهی ها نشان می دهد عفونت رتروویروسی و رویدادهای جداگانه ی تهاجم ژنوم، در هر یک از این گروه ها رخ داده است.
هنگامی که آنها به طور آزمایشی توالی ژن RetroMyelin را در تخمهای بارور شده ی گورخرماهی و قورباغهها مختل کردند، دریافتند ماهیها و قورباغههای در حال رشد به میزان قابل توجهی، میلین کمتر از حد معمول تولید میکنند.
رابین فرانکلین، نویسنده ی ارشد و عصبشناس از موسسه ی علوم آزمایشگاههای آلتوس-کمبریج، میگوید: «رتروویروسها برای تکامل مهرهداران مورد نیاز بوده اند.
اگر ما رتروویروسهایی نداشتیم که توالیهای خود را به ژنوم مهرهداران بچسبانند، میلینسازی اتفاق نمیافتاد، و بدون میلینسازی، کل تنوع مهرهداران، همانطور که میدانیم، هرگز رخ نمیداد.
میلین یک بافت چربی پیچیده است که آکسون های عصبی مهره داران را می پوشاند. میلین انتقال سریع پیام عصبی را بدون نیاز به افزایش قطر آکسون امکان پذیر می کند، به این معنی که اعصاب می توانند به هم نزدیکتر شوند.همچنین حمایت متابولیکی از اعصاب را فراهم می کند، به این معنی که اعصاب می توانند طولانی تر باقی بمانند.
میلین، تقریباً همزمان با فک ها در درخت زندگی ظاهر شد و اهمیت آن در تکامل مهره داران مدت هاست که شناخته شده است، اما تاکنون مشخص نبود که چه مکانیسم های مولکولی باعث ظهور آن شده است.
محققانهنگام بررسی شبکه های ژنی مورد استفاده الیگودندروسیت ها- سلول هایی که در سیستم عصبی مرکزی میلین تولید می کنند- متوجه نقش RetroMyelin در تولید میلین شدند.
به طور خاص، این تیم در حال بررسی نقش مناطق غیر کدکننده از جمله رتروترانسپوزون ها در این شبکه های ژنی بودند و این، چیزی است که قبلاً در زمینه بیولوژی میلین مورد بررسی قرار نگرفته بود.
Tanay Ghosh،
نویسنده ی اول مقاله و زیستشناس محاسباتی در موسسه ی علوم Altos Labs-Cambridge میگوید: «رتروترانسپوزونها حدود 40 درصد از ژنوم ما را تشکیل میدهد(رتروترانسپوزونهااز نظر تکاملی، عناصر ژنتیکی گستردهای هستندکه از طریقرونویسی معکوسیککپی RNA، تکثیر میشوند و DNAمحصول را در مکانهای جدید در ژنوم میزبان ادغام میکنند.آنها بخش قابل توجهی از ژنوم متازوئن ها را تشکیل می دهند.از آنجا که درج ها می توانند عملکرد ژنوم میزبان را مختل کنند، فعالیت رتروترانسپوزون در سطوح رونویسی و پس از رونویسی کنترل می شود.تحقیقات در مورد این کنترل، بینش
هایی را در مورد مکانیسم های غیرمنتظره تنظیم ژن، از جمله تداخل RNA (RNAi) ارائه کرده است.علیرغم اثرات مضر بالقوه آنها، رتروترانسپوزون ها عملکردهای ژنومی مهمی دارند از جمله نقش درسانترومرها)وتلومرهایبرخی گونه ها و کمک به سازگاری ژنوم با تغییر محیط.وقتی ما تعاملات رتروترانسپوزون-ژنوم را بهتر درک می کنیم، بهتر می توانیم از فعالیت های رتروترانسپوزون آگاه شویم.)
چیزی در مورد اینکه چگونه رتروترانسپوزون ممکن است به حیوانات کمک کند تا در طول تکامل به ویژگیهای خاصی دست یابند، مشخص نبوده است.
انگیزه ما این بود که بدانیم چگونه این مولکول ها به فرآیندهای تکاملی، به ویژه در زمینه ی میلین کمک می کنند.
محققان دریافتند که رونوشت RNAاز روی ژنRetroMyelin، در جوندگان، بیان پروتئین پایه ی میلین را- که یکی از اجزای کلیدی میلین است- تنظیم می کند.هنگامی که آنها به طور تجربیRetroMyelin رادر الیگودندروسیت ها و سلول های پیش ساز الیگودندروسیت (سلول های بنیادی که الیگودندروسیت ها از آنها مشتق می شوند) مهار کردند، سلول ها دیگر نتوانستند پروتئین پایه میلین تولید کنند.
برای بررسی اینکه آیاRetroMyelin،در سایر گونههای مهرهدار وجود دارد یا نه، این تیم به دنبال توالیهای مشابه در ژنوم مهرهداران آروارهدار، مهرهداران بدون آرواره و چندین گونه بیمهرگان پرداختند.
آنها توالی های مشابهی را در تمام مهره داران آرواره دار (پرندگان، ماهی ها، خزندگان و دوزیستان) شناسایی کردند اما توالی مشابهی در مهره داران بی آرواره یا بی مهرگان پیدا نکردند.
فرانکلین میگوید: «یک انگیزه ی تکاملی برای سریعتر کردن رسانش تکانه آکسونهای ما وجود داشته است، زیرا داشتن رسانش سریعتر پیام به این معنی است که میتوانید سریعتر اشیا را بگیرید یا از آنها فرار کنید».
در مرحله ی بعد، محققان می خواستند بدانند که آیاRetroMyelinیک باره در جد همه مهره داران آرواره دار گنجانده شده است یا اینکه تهاجمات رتروویروسی جداگانه در شاخه های مختلف وجود داشته است.
برای پاسخ به این سؤالات، آنها یک درخت فیلوژنتیک از 22 گونه ی مهرهدار آروارهدار ساختند وتوالیهایRetroMyelinآنها را مقایسه کردند.
تجزیه و تحلیل نشان داد توالیهایRetroMyelinدر داخل گونه ها مشتبه هستند و این تشابه در درون گونه، بیشتر از تشابه توالی در میان گونههای مختلف است و این، نشان میدهدRetroMyelin، از طریق فرآیند تکامل همگرا و در دفعات متعدد، دست آمده است.
این تیم همچنین نشان داد کهRetroMyelinنقش عملکردی در میلین زایی در ماهی ها و دوزیستان دارد.هنگامی که آنها به طور آزمایشی، فعالیت توالی ژنRetroMyelin رادر تخمهای بارور شده گورخرماهی و قورباغهها مختل کردند، فهمیدند ماهیها و قورباغههای در حال رشد به میزان قابل توجهی میلین کمتر از حد معمول تولید میکنند.
به گفته ی محققان، این مطالعه بر اهمیت مناطق غیر کد کننده ی ژنوم در فیزیولوژی و تکامل تاکید می کند.Ghosh میگوید: «یافتههای ما مسیر جدیدی را در کشف نقش رتروویروسها در هدایت تکامل، باز میکند.
یک پیوند رتروویروسی با میلیناسیون مهره داران که از طریق کنترل بیان ژن میلین با واسطه RNA رتروترانسپوزونانجام میشود. توسط رابین فرانکلین و همکاران.مجله ی سلول
نکات برجسته
تظاهر RNA عنصر رتروویروسی به نام RNLTR12-int برای میلین دار شدن، بسیار مهم است. در این فرایندRNLTR12-int، به SOX10 متصل می شود تا بیان Mbp را تنظیم کند
توالیهای RNLTR12-int مانند (RetroMyelin) در تمام مهرهداران فکدار، شناسایی شده اند.
تکامل همگرا به احتمال زیاد منجر بهکسبRetroMyelin شده و رترومیلین به تدریج برای میلین سازی، سازگار شده است.
خلاصه
میلین، غلاف عایقی است که آکسون های عصبی را احاطه میکند و توسط الیگودندروسیت ها در سیستم عصبی مرکزی (CNS) تولید می شود.
این نوآوری تکاملی- که برای اولین بار در مهره داران آرواره ای ظاهر شد- انتقال سریع تکانه های عصبی، مغزهای پیچیده تر و تنوع مورفولوژیکی بیشتر را امکان پذیر کرده است.
در اینجا، ما گزارش میکنیم بیان RNLTR12-int در سطح RNA- که یک رتروترانسپوزون با منشأ رتروویروسی است- برای میلینسازی ضروری میباشد.
ما نشان میدهیم RNA رمزگذاری شده با RNLTR12 به فاکتور رونویسی SOX10 متصل میشود تا رونویسی پروتئین پایه ی میلین (Mbp، ماده اصلی تشکیل دهنده میلین)را در جوندگان تنظیم کند.
توالیهای RNLTR12-int مانند (که ما آن راRetroMyelinمینامیم) در تمام مهرهداران فکدار یافت میشود، و ما عملکرد آنها را در تنظیم میلینسازی در دو گروه مختلف مهرهداران (گورخرماهی و قورباغه) نشان دادیم.
.https://neurosciencenews.com/meylin-evolution-virus-25618/?fbclid=IwAR0rJcIbFWiIfeui_H3y7WI0W6LsQyYJ4sea9sRnCkcfCy6Y6aCRJCgFIR8
آدرس مطب : اصفهان ، خیابان آمادگاه ، روبروی داروخانه سپاهان ، مجتمع اطبا ، طبقه اول
تلفن : 32223328 - 031