Os investigadores do CNIO descobriram o papel essencial dos retrovírus endógenos no desenvolvimento embrionário, especificamente na transição da totipotência para a pluripotência. Este estudo, que desafia a noção anterior de “DNA lixo”, lança luz sobre a relação simbiótica entre os genes virais e o desenvolvimento embrionário inicial, com implicações para a medicina regenerativa. Crédito: SciTechDaily.com
- Pelo menos 8% do genoma humano é material genético de vírus. Foi considerado ‘lixo ADN‘ até recentemente, mas o seu papel no desenvolvimento humano é agora conhecido como essencial
- Investigadores do Centro Nacional Espanhol de Investigação do Cancro (CNIO) descrevem pela primeira vez o papel destes vírus num processo chave do desenvolvimento, quando as células se tornam pluripotentes poucas horas após a fertilização
- A descoberta, publicada em Avanços da Ciênciaé relevante para a medicina regenerativa e para a criação de embriões artificiais
Todos os animais evoluíram graças ao fato de que certos vírus infectaram organismos primitivos há centenas de milhões de anos. O material genético viral foi integrado ao genoma dos primeiros seres multicelulares e ainda hoje está em nosso DNA. Investigadores do CNIO (Centro Nacional Espanhol de Investigação do Cancro) descrevem agora na revista Avanços da Ciência pela primeira vez o papel desempenhado por estes vírus num processo absolutamente vital para o nosso desenvolvimento e que ocorre poucas horas após a fecundação: a transição para a pluripotência, quando o ovócito passa de duas para quatro células.
Antes desta etapa, cada uma das duas células do embrião é totipotente, ou seja, pode desenvolver-se dentro de um organismo independente; as quatro células do estágio seguinte não são totipotentes, mas pluripotentes, porque podem se diferenciar em células de qualquer tecido especializado do corpo.
Para Sergio de la Rosa e Nabil Djouder, primeiro autor e autor sênior respectivamente, a descoberta é relevante para o campo da medicina regenerativa e da criação de embriões artificiais, pois abre uma nova forma de gerar estábulo linhas celulares nas fases de totipotência. Djouder lidera o Grupo de Fatores de Crescimento, Nutrientes e Câncer do CNIO.
Nós somos 8% de retrovírus
O material genético dos agora chamados “retrovírus endógenos” foi integrado nos genomas de organismos que podem ter sido os impulsionadores da explosão cambriana, um período há mais de 500 milhões de anos, quando os mares do mundo passaram por uma crise de biodiversidade. estrondo. Na última década, descobriu-se que as sequências genéticas desses vírus constituem pelo menos 8-10% do genoma humano.
“Até recentemente, esses restos virais eram considerados ‘DNA lixo’, material genético inutilizável ou mesmo prejudicial”, explica De la Rosa. “Intuitivamente, pensava-se que ter vírus no genoma não poderia ser bom. No entanto, nos últimos anos começamos a perceber que estes retrovírus, que co-evoluíram connosco ao longo de milhões de anos, têm funções importantes, como a regulação de outros genes. É um campo de pesquisa extremamente ativo.”
Nabil Djouder, Chefe do Grupo de Fatores de Crescimento, Nutrientes e Câncer do CNIO. Crédito: Taberna Antonio/CNIO
A transição da totipotência para a pluripotência, uma questão de ritmo
A pesquisa publicada em Avanços da Ciência mostra que o retrovírus endógeno MERVL marca o ritmo do desenvolvimento embrionário, especialmente durante a etapa específica da transição da totipotência para a pluripotência, e explica o mecanismo que faz isso acontecer.
“É um papel totalmente novo para os retrovírus endógenos”, diz Djouder. “Descobrimos um novo mecanismo que explica como um retrovírus endógeno controla diretamente os fatores de pluripotência.”
Esse novo mecanismo de ação envolve o URI, gene que o grupo de Djouder está pesquisando aprofundadamente. Anos atrás, descobriu-se que se o URI for eliminado em animais de laboratório, os embriões nem sequer conseguem se desenvolver. De la Rosa queria descobrir o porquê e como foi descoberta a sua ligação com o retrovírus MERVL.
Uma transição suave
Os resultados mostram que uma das funções da URI é possibilitar a ação de moléculas essenciais para a aquisição de pluripotência; se o URI não atua, os fatores de pluripotência também não, e a célula permanece em estado de totipotência. Acontece que é uma proteína endógena de retrovírus, MERVL-gag, que modula a ação do URI.
Os investigadores descobriram que durante a fase de totipotência, quando existem apenas duas células no ovócito, a expressão da proteína viral MERVL-gag é elevada; esta proteína se liga ao URI e impede sua ação. No entanto, os níveis mudam gradualmente, de modo que os níveis da proteína viral MERVL-gag diminuem e a URI pode entrar em ação: surge a pluripotência.
Como explica De la Rosa: “É uma transição tranquila. Quando há alta expressão de proteína viral, há menos fatores de pluripotência; à medida que a expressão do ERV diminui, o URI estabiliza tais fatores.”
Coevolução simbiótica
“Nossas descobertas revelam a coevolução simbiótica de retrovírus endógenos com suas células hospedeiras, a fim de garantir a progressão suave e oportuna do desenvolvimento embrionário inicial”, explicam os autores do estudo. Avanços da Ciência.
Em outras palavras, a relação de três vias entre a proteína viral, URI e os fatores de pluripotência é finamente modulada, “para permitir tempo suficiente para o embrião se ajustar e coordenar a transição suave da totipotência para a pluripotência e a especificação da linhagem celular durante o desenvolvimento embrionário, ” conclui Djouder.
Referência: “Retrovírus endógenos moldam especificação de pluripotência em embriões de camundongos” por Sergio de la Rosa, Maria del Mar Rigual, Pierfrancesco Vargiu, Sagrario Ortega e Nabil Djouder, 24 de janeiro, Avanços da Ciência.
DOI: 10.1126/sciadv.adk9394
