Вирус накачал мышцы самцам… мышей
Вирусы печально известны своей способностью вызывать болезни, делая нас слабыми и немощными, но куда менее известна их тесная связь с человеческой биологией. Ретровирусы, которые вставляют свой генетический материал в наши геномы, чтобы самокопироваться, оставляют после себя гены, которые помогают работать нашей иммунной системе и формируют развитие эмбрионов и плаценты.
Ученые разместили статью в PLOS Genetics, в которой сообщили, что синцитин, вирусный белок, который способствует образованию плаценты, также способствует увеличению мышечной массы у самцов мышей. Эти результаты могут частично объяснить давнюю тайну в биологии: почему самцы многих видов млекопитающих, как правило, более мускулисты, чем самки.
«Как только я это прочитал, мой разум начал рисовать возможные последствия», говорит эволюционный биолог Арис Катцуракис из Оксфордского университета, Великобритания.
Вирусное наследие
Около 8% из 3 миллиардов пар A, T, G и C, которые составляют нашу ДНК, представлено вирусным детритом. Многие из этих вирусных останков превратились в бесполезный хлам, однако не все, как показывают открытия, сделанные за последние 15 лет.
В 2000 году ученые обнаружили, что синцитин, белок, который способствует образованию плаценты, на самом деле являлся вирусным белком, который люди впоследствии «позаимствовали». Изначально этот вирусный белок позволял ретровирусу сливаться с клетками-хозяевами, сдавая на хранение свой геном в безопасную гавань цитоплазмы. Синцитин немного отличается от древней формы этого белка; он направляет определенные плацентарные клетки сплавляться с клетками в материнской матери с образованием наружного слоя плаценты.
Последующие исследования показали, что различные группы млекопитающих имеют различные типа синцитинового белка, что свидетельствует о том, что млекопитающие неоднократно заимствовали ретровирусные белки и перепрофилировали их для развития плаценты.
«Страшно подумать, что это клеточное слияние нам подсказал вирус, который мы заполучили 30 миллионов лет назад», говорит Ларс-Инге Ларссон, патологоанатом из Университета Копенгагена.
Фактор роста
Недавно проведенное исследование под руководством вирусолога Тьерри Хейдманна из Французского национального центра научных исследований (CNRS) в Вильжюиф и Université Paris-Sud в Орсе было посвящено изучению того, что происходит, когда синцитин убирается из генома мыши. Удаление обеих копий было смертельным, однако удаление синцитина B и оставление синцитина А приводило к тому, что мужское потомство было маленьким и хилым. Эти животные весили на 18% меньше, чем однопометные с обеими копиями синцитина.
Первоначально ученые думали, что потеря синцитина создает испорченную плаценту, которая затрудняет рост мышей до рождения. Последующие открытия в других лабораториях показали, что синцитин был активным в иммунных клетках и незрелых мышечных клетка (миобластах), а также в плаценте, поэтому Хейдманн пересмотрел свою гипотезу.
Зрелые мышечные клетки, как он знал, формируются в процессе слияния многочисленных незрелых миобластов. Учитывая, что клеточное слияние принимает участие в обоих процессах, Хейдманн и его коллеги предположили, что синцитин также может играть в них роль. Дальнейший анализ предыдущих данных показал, что снижение массы тела у самцов мышей без синцитина B было обусловлено снижением их мышечной массы. Клеточные исследования показали, что мышцы у самцов без белка имели на 20% меньше мышечных волокон и количество ядер в волокнах, чем мышцы нетронутых самцов.
«Мы были очень, очень удивлены тем, что различия были у самцов, но не у самок», говорит Хейдманн.
Играя мышцами
Последующие эксперименты, проведенные командой Хейдманна, ставили задачу наблюдения за миобластами мышей по мере их созревания в мышечные клетки и показали, что оба синтициновых гена активны в этом процессе, а блокирование белков снижает клеточное слияние более чем на 40%. Исследования клеточных культур овец, собак и людей показали аналогичные снижения функции слияния миобластов, когда ученые блокировали синтициновую активность.
«Это первое мощное указание в адрес того, что ретровирусные оболочечные белки играют важную роль и за пределами плаценты», говорит Седрик Фешот, эволюционный биолог из Университета штата Юта в Солт-Лейк-Сити.
Хейдманн подчеркивает, что синтицины не являются единственными важными белками в мышечном слиянии и что его группа до сих пор не знает, почему эти белки стимулируют рост мышц у самцов, но не у самок. А если учесть, что синтицины у мышей взяты у совершенно других вирусов, нежели те, что у людей, Фешот советует не предполагать, что они одинаково важны для развития мышц человека.
Тем не менее, говорит он, очевидно, что эти вирусные белки, разбросанные по всему нашему геному, являются куда более важными, чем кто-либо мог предположить.
«То, что мы видим, это, вероятно, только верхушка айсберга», говорит Фешот.