Pesquisadores relatam em 15 de fevereiro na revista Célula que os vírus antigos podem ser gratos pela mielina – e, por extensão, pelos nossos cérebros grandes e complexos. A equipe descobriu que um elemento genético derivado de retrovírus ou “retrotransposon” é essencial para a produção de mielina em mamíferos, anfíbios e peixes. A sequência genética, que eles apelidaram de “RetroMielina“, é provavelmente resultado de uma infecção viral antiga, e comparações de RetroMielina em mamíferos, anfíbios e peixes sugerem que a infecção retroviral e os eventos de invasão do genoma ocorreram separadamente em cada um desses grupos.
“Os retrovírus foram necessários para que a evolução dos vertebrados decolasse”, diz o autor sênior e neurocientista Robin Franklin, do Altos Labs-Cambridge Institute of Science. “Se não tivéssemos retrovírus inserindo suas sequências no genoma dos vertebrados, então a mielinização não teria acontecido e, sem a mielinização, toda a diversidade de vertebrados como a conhecemos nunca teria acontecido”.
A mielina é um tecido adiposo complexo que envolve os axônios dos nervos dos vertebrados. Ele permite a condução rápida do impulso sem a necessidade de aumentar o diâmetro axonal, o que significa que os nervos podem ser compactados mais próximos. Também fornece suporte metabólico aos nervos, o que significa que os nervos podem ser mais longos. A mielina apareceu pela primeira vez na árvore da vida na mesma época que as mandíbulas, e sua importância na evolução dos vertebrados foi reconhecida há muito tempo, mas até agora não estava claro quais mecanismos moleculares desencadearam seu aparecimento.
Os pesquisadores notaram RetroMielinaO papel do pesquisador na produção de mielina quando examinaram as redes genéticas utilizadas pelos oligodendrócitos, as células que produzem mielina no sistema nervoso central. Especificamente, a equipe estava investigando o papel das regiões não codificantes, incluindo retrotransposons, nessas redes genéticas – algo que não havia sido explorado anteriormente no contexto da biologia da mielina.
“Os retrotransposons compõem cerca de 40% dos nossos genomas, mas nada se sabe sobre como eles podem ter ajudado os animais a adquirir características específicas durante a evolução”, diz o primeiro autor Tanay Ghosh, biólogo computacional do Altos Labs-Cambridge Institute of Science. “Nossa motivação era saber como essas moléculas estão ajudando nos processos evolutivos, especificamente no contexto da mielinização”.
Em roedores, os pesquisadores descobriram que a transcrição do RNA de RetroMielina regula a expressão da proteína básica da mielina, um dos principais componentes da mielina. Quando eles inibiram experimentalmente RetroMielina em oligodendrócitos e células progenitoras de oligodendrócitos (as células-tronco das quais os oligodendrócitos são derivados), as células não podiam mais produzir a proteína básica da mielina.
Para examinar se RetroMielina está presente em outras espécies de vertebrados, a equipe procurou sequências semelhantes nos genomas de vertebrados com mandíbula, vertebrados sem mandíbula e várias espécies de invertebrados. Eles identificaram sequências análogas em todas as outras classes de vertebrados com mandíbula (aves, peixes, répteis e anfíbios), mas não encontraram uma sequência semelhante em vertebrados ou invertebrados sem mandíbula.
“Tem havido um impulso evolutivo para tornar a condução de impulsos dos nossos axónios mais rápida, porque ter uma condução de impulsos mais rápida significa que podemos apanhar ou fugir de coisas mais rapidamente”, diz Franklin.
Em seguida, os pesquisadores queriam saber se RetroMielina foi incorporado uma vez ao ancestral de todos os vertebrados com mandíbula ou se houve invasões retrovirais separadas nos diferentes ramos. Para responder a estas questões, construíram uma árvore filogenética a partir de 22 espécies de vertebrados com mandíbula e compararam as suas RetroMielina sequências. A análise revelou que RetroMielina sequências eram mais semelhantes dentro das espécies do que entre espécies, o que sugere que RetroMielina foi adquirido múltiplas vezes através do processo de evolução convergente.
A equipe também mostrou que RetroMielina desempenha um papel funcional na mielinização em peixes e anfíbios. Quando eles interromperam experimentalmente o RetroMielina sequência genética nos ovos fertilizados de peixe-zebra e rãs, eles descobriram que os peixes e girinos em desenvolvimento produziam significativamente menos mielina do que o normal.
O estudo destaca a importância das regiões não codificantes do genoma para a fisiologia e a evolução, dizem os pesquisadores. “Nossas descobertas abrem um novo caminho de pesquisa para explorar como os retrovírus estão mais geralmente envolvidos no direcionamento da evolução”, diz Ghosh.
