Peneliti CNIO telah menemukan peran penting retrovirus endogen dalam perkembangan embrio, khususnya dalam transisi dari totipotensi ke pluripotensi. Penelitian ini, yang menantang gagasan sebelumnya tentang 'DNA sampah', menyoroti hubungan simbiosis antara gen virus dan perkembangan awal embrio, yang berdampak pada pengobatan regeneratif. Kredit: SciTechDaily.com
- Setidaknya 8% genom manusia merupakan materi genetik dari virus. Itu dianggap 'sampah' DNA' hingga saat ini, namun perannya dalam pembangunan manusia kini diketahui sangat penting
- Para peneliti di Pusat Penelitian Kanker Nasional Spanyol (CNIO) untuk pertama kalinya menggambarkan peran virus ini dalam proses penting dalam perkembangan, ketika sel menjadi berpotensi majemuk beberapa jam setelah pembuahan.
- Temuan ini, dipublikasikan di Kemajuan dalam Sainsrelevan untuk pengobatan regeneratif dan untuk pembuatan embrio buatan
Semua hewan berevolusi berkat fakta bahwa virus tertentu menginfeksi organisme primitif ratusan juta tahun yang lalu. Materi genetik virus diintegrasikan ke dalam genom makhluk multiseluler pertama dan masih ada dalam DNA kita hingga saat ini. Para peneliti dari CNIO (Pusat Penelitian Kanker Nasional Spanyol) menjelaskannya sekarang di jurnal Kemajuan dalam Sains untuk pertama kalinya peran yang dimainkan oleh virus-virus ini dalam proses yang sangat penting bagi perkembangan kita, dan itu terjadi beberapa jam setelah pembuahan: transisi menuju potensi majemuk, ketika oosit berubah dari dua menjadi empat sel.
Sebelum langkah ini, setiap sel embrio bersifat totipoten, yaitu dapat berkembang dalam organisme independen; keempat sel pada tahap berikutnya tidak bersifat totipoten melainkan pluripoten, karena mereka dapat berdiferensiasi menjadi sel-sel jaringan khusus apa pun di tubuh.
Bagi Sergio de la Rosa dan Nabil Djouder, yang merupakan penulis pertama dan penulis senior, temuan ini relevan untuk bidang pengobatan regeneratif dan pembuatan embrio buatan, karena temuan ini membuka cara baru untuk menghasilkan embrio buatan. stabil garis sel dalam fase totipoten. Djouder memimpin Grup Faktor Pertumbuhan, Nutrisi dan Kanker di CNIO.
Kami 8% retrovirus
Materi genetik dari apa yang sekarang disebut 'retrovirus endogen' diintegrasikan ke dalam genom organisme yang mungkin mendorong ledakan Kambrium, suatu periode lebih dari 500 juta tahun yang lalu ketika lautan di dunia mengalami keanekaragaman hayati. ledakan. Selama dekade terakhir, rangkaian genetik virus ini ditemukan setidaknya pada 8-10% genom manusia.
“Sampai saat ini, sisa-sisa virus ini dianggap 'DNA sampah', materi genetik yang tidak dapat digunakan atau bahkan berbahaya,” jelas De la Rosa. “Secara intuitif, keberadaan virus dalam genom dinilai kurang baik. Namun, dalam beberapa tahun terakhir kita mulai menyadari bahwa retrovirus ini, yang telah berevolusi bersama kita selama jutaan tahun, mempunyai fungsi penting, seperti mengatur gen lain. Ini adalah bidang penelitian yang sangat aktif.”
Nabil Djouder, Kepala Kelompok Faktor Pertumbuhan, Nutrisi dan Kanker di CNIO. Kredit: Antonio Tavern / CNIO
Transisi dari totipotensi ke pluripotensi hanya soal kecepatan
Penelitian dipublikasikan di Kemajuan dalam Sains menunjukkan bahwa MERVL retrovirus endogen menentukan laju perkembangan embrio, terutama selama tahap transisi tertentu dari totipotensi ke pluripotensi, dan menjelaskan mekanisme yang memungkinkan hal ini.
“Ini adalah peran baru retrovirus endogen,” kata Djouder. “Kami menemukan mekanisme baru yang menjelaskan bagaimana retrovirus endogen secara langsung mengendalikan faktor pluripotensi.”
Mekanisme kerja baru ini melibatkan URI, sebuah gen yang sedang dipelajari secara mendalam oleh kelompok Djouder. Bertahun-tahun yang lalu, ditemukan bahwa jika URI dihilangkan pada hewan laboratorium, embrio bahkan tidak dapat berkembang. De la Rosa ingin mengetahui alasannya, dan bagaimana kaitannya dengan retrovirus MERVL yang ditemukan.
Transisi yang mulus
Temuan ini menunjukkan bahwa salah satu fungsi URI adalah mengaktifkan aksi molekul yang penting untuk memunculkan potensi majemuk; jika URI tidak berfungsi, maka faktor pluripotensi juga tidak berfungsi, dan sel tetap berada dalam keadaan totipoten. Ternyata itu adalah protein retrovirus endogen, MERVL-gag, yang memodulasi aksi URI.
Para peneliti menemukan bahwa selama fase totipoten, ketika hanya ada dua sel dalam oosit, ekspresi protein virus MERVL-gag tinggi; protein ini mengikat URI dan mencegahnya bekerja. Namun, kadarnya berangsur-angsur berubah, sehingga kadar protein virus MERVL-gag turun dan URI dapat bertindak: muncul potensi majemuk.
Seperti yang dijelaskan De la Rosa, “Ini adalah transisi yang mulus. Ketika terdapat ekspresi protein virus yang tinggi, faktor pluripotensi yang ada lebih sedikit; ketika ekspresi ERV menurun, URI menstabilkan faktor-faktor ini.”
Ko-evolusi simbiosis
“Temuan kami mengungkap ko-evolusi simbiosis retrovirus endogen dengan sel inangnya untuk memastikan perkembangan awal embrio yang lancar dan tepat waktu,” jelas para penulis di Kemajuan dalam Sains.
Dengan kata lain, hubungan tiga arah antara protein virus, URI, dan faktor pluripotensi termodulasi dengan baik, “untuk memberikan waktu yang cukup bagi embrio untuk menyesuaikan dan mengoordinasikan kelancaran transisi dari totipotensi ke pluripotensi dan spesifikasi garis keturunan sel selama perkembangan embrio. pungkas Djouder.
Referensi: “Retrovirus endogen membentuk spesifikasi pluripotensi pada embrio tikus” oleh Sergio de la Rosa, Maria del Mar Rigual, Pierfrancesco Vargiu, Sagrario Ortega dan Nabil Djouder, 24 Januari 2024, Kemajuan dalam Sains.
DOI: 10.1126/sciadv.adk9394
NewsRoom.id
