L’antico DNA virale aiuta il cervello dei topi a combattere le infezioni

Rresidui dell’antico DNA virale sono ancora attivi nei genomi degli animali vivi oggi. Ad un certo punto della storia evolutiva, molti di questi cosiddetti retrovirus endogeni si sono inseriti nel DNA del loro ospite e da allora il loro codice genetico è presente. Gli studi hanno scoperto che questo DNA residuo svolge ancora ruoli cruciali unici per i mammiferi.

La coautrice dello studio Tomoko Kaneko-Ishino, una genetista della Tokai University in Giappone, afferma che le ci sono voluti più di 30 anni per scoprire la funzione dei due geni. In una e-mail a Lo scienziato, scrive che le radici del nuovo lavoro risalgono a uno studio del 1989 sull’imprinting genomico, un fenomeno in cui i geni materni o paterni bloccano l’espressione dei geni dell’altro genitore. L’imprinting genomico è unico per i mammiferi e Kaneko-Ishino era curioso di sapere come i mammiferi si siano evoluti i geni correlati all’imprinting. Ha ipotizzato all’epoca che la fonte di questi nuovi geni “potrebbe essere frammenti di DNA esogeni derivati ​​​​da virus e che i mammiferi potrebbero essersi evoluti per trarne vantaggio”.

Vedi “I residui virali aiutano a regolare l’immunità umana”

Undici anni dopo, Kaneko-Ishino, i suoi colleghi (così come altri ricercatori e più o meno nello stesso periodo) scoprirono due geni impressi derivati ​​dal virus, piolo10 e piolo11, coinvolto nella formazione della placenta, un’altra innovazione dei mammiferi. Il gruppo di Kaneko-Ishino ha successivamente studiato i geni con sequenze simili chiamati retrotrasposone simile a un bavaglio (RTL) geni (ex omologo del retrotrassposone sushi-ichio SIRgeni).

Nel decennio successivo, il team di Kaneko-Ishino ha studiato la funzione di RTL geni e negli esperimenti che avrebbero dato inizio al nuovo studio, ha confrontato i genomi degli animali in vari gruppi filogenetici e ha scoperto che due di questi geni, RTL5 e RTL6, sono stati evolutivamente preservati tra gli euteri ma non in altri mammiferi. “Ho pensato che dovesse essere importante”, scrive.

Ma ulteriori esperimenti suggerirono il contrario. Eliminare i geni nei topi non sembrava fare molto. I topi sembravano sani senza i geni e per 15 anni, mentre lei e il suo team studiavano gli animali, non sono riusciti a individuare lo scopo dei geni o delle loro proteine, nonostante abbiano provato varie tecniche “gold standard”, dice Kaneko-Ishino.

Ha portato alla luce un altro indizio tre anni fa, quando il suo team ha utilizzato l’ingegneria genetica per attaccare proteine ​​fluorescenti alle estremità delle proteine ​​​​RTL nei topi e ha visto che RTL5 e RTL6 erano localizzati in cellule immunitarie nel cervello chiamate microglia. Ma il segnale era molto debole.

Kaneko-Ishino e il suo team hanno iniziato a cercare modi per aumentare il segnale e, poiché solo le cellule immunitarie esprimevano le proteine, hanno pensato che l’infezione potesse fare il trucco. Hanno iniziato a iniettare tossine etichettate in modo fluorescente, tra cui la tossina batterica lipopolisaccaride (LPS), nonché DNA non metilato e RNA a doppio filamento, entrambi segnali di allarme virali comuni, direttamente nel cervello dei topi.

Dopo un’iniezione di LPS, i ricercatori hanno visto un forte aumento della quantità di proteina RTL6 nel cervello nel sito di iniezione. Hanno anche scoperto che l’LPS è rimasto più a lungo nel cervello di RTL6 topi knockout rispetto alle loro controparti normali, mentre RTL5 i topi knockout erano più lenti nell’eliminare l’RNA a doppio filamento. Gli autori dello studio ipotizzano che le due proteine ​​RTL possano eliminare le sostanze patogene durante l’infezione.

Ma sorprendentemente, dice Kaneko-Ishino, RTL6 e RTL5 ancora una volta, i livelli di espressione non aumentavano nemmeno in presenza di tossine. “Sembrano essere espressi tutto il tempo”, spiega, ma le proteine ​​si aggregano solo in risposta all’infezione.

Gli autori scrivono che questa è la prima prova di geni specifici euteriani di derivazione virale coinvolti nell’immunità. “È piuttosto interessante che i mammiferi riutilizzino i geni derivati ​​dal virus non solo per [the] sistema immunitario innato ma anche in formazione di [the] placenta”, scrive Kaneko-Ishino.

Florent Ginhoux, immunologo del Singapore Immunology Network che non è stato coinvolto nel lavoro, afferma che lo studio descrive “un’osservazione interessante”, ma che gli sarebbe piaciuto vedere gli autori testare se questi geni sono espressi esclusivamente nella microglia o in anche altre cellule immunitarie e vedere se questi geni possono dare origine a funzioni uniche della microglia. La microglia e altri macrofagi si differenziano dalle cellule che sono conservate tra le specie primitive oltre ai mammiferi, osserva, e l’uso di questi geni potrebbe non essere esclusivo della microglia.

Kaneko-Ishino scrive che il suo gruppo sta pianificando di studiare se RTL5 e RTL6 sono microglia-specifici in un esperimento futuro. “Di [the] stato normale, l’espressione dell’mRNA Rtl5 e Rtl6 è osservata in altri tessuti e organi, ma non abbiamo visto l’espressione della proteina RTL5 e RTL6 diversa da [in] il cervello”, dice, “ma penso che sia possibile che sia espresso” nei macrofagi in altri tessuti durante le infezioni.

Vedere “I virus nel genoma possono causare malattie?”

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