Virussen zijn berucht om hun vermogen om ziekten te veroorzaken, waardoor ze ons zwak en zwak maken, maar hun nauwe relatie met de menselijke biologie is veel minder bekend. Retrovirussen, die hun genetisch materiaal in onze genomen steken om zichzelf te kopiëren, laten genen achter die ons immuunsysteem helpen werken en de ontwikkeling van embryo's en placenta vormgeven.
Wetenschappers plaatsten een artikel in PLOS Genetics waarin ze meldden dat syncytine, een viraal eiwit dat de vorming van placenta bevordert, ook de spiermassa bij mannelijke muizen vergroot. Deze bevindingen kunnen gedeeltelijk een al lang bestaand mysterie in de biologie verklaren: waarom mannetjes van veel zoogdiersoorten de neiging hebben om gespierder te zijn dan vrouwtjes.
"Zodra ik dit las, begon mijn geest mogelijke consequenties te schetsen", zegt evolutiebioloog Aris Katsurakis van de Universiteit van Oxford, VK.
Virale erfenis
Ongeveer 8% van de 3 miljard paren A, T, G en C waaruit ons DNA bestaat, zijn viraal afval. Veel van deze virale resten zijn nutteloze rotzooi geworden, maar niet allemaal, zoals de ontdekkingen van de afgelopen 15 jaar laten zien.
In 2000 ontdekten wetenschappers dat syncytine, een eiwit dat de vorming van placenta bevordert, eigenlijk een viraal eiwit was dat mensen later 'leenden'. Aanvankelijk liet dit virale eiwit het retrovirus toe om te fuseren met gastheercellen en zijn genoom af te zetten in een veilige haven van cytoplasma. Syncytin verschilt enigszins van de oude vorm van dit eiwit; het zorgt ervoor dat bepaalde placentacellen samensmelten met cellen in de moeder van de moeder om de buitenste laag van de placenta te vormen.
Latere studies hebben aangetoond dat verschillende groepen zoogdieren verschillende soorten syncytine-eiwit hebben, wat suggereert dat zoogdieren herhaaldelijk retrovirale eiwitten hebben geleend en deze hebben hergebruikt voor de ontwikkeling van de placenta.
Promotie video:
"Het is eng om te denken dat deze celfusie werd veroorzaakt door een virus dat we 30 miljoen jaar geleden hebben verworven", zegt Lars-Inge Larsson, patholoog aan de Universiteit van Kopenhagen.
Groeifactor
In een recente studie onder leiding van viroloog Thierry Heidmann van het Franse Nationale Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek (CNRS) in Villejuif en de Université Paris-Sud in Orsay werd gekeken naar wat er gebeurt als syncytine uit het muisgenoom wordt verwijderd. Verwijdering van beide kopieën was fataal, maar verwijdering van syncytine B en het vasthouden van syncytine A resulteerde in een klein en broos mannelijk nageslacht. Deze dieren wogen 18% minder dan nesten met beide syncytinekopieën.
Wetenschappers dachten oorspronkelijk dat het verlies van syncytine een beschadigde placenta veroorzaakte die het moeilijk maakte voor muizen om vóór de geboorte te groeien. Latere ontdekkingen in andere laboratoria toonden aan dat syncytine zowel actief was in immuuncellen en onvolgroeide spiercellen (myoblasten) als in de placenta, dus herzag Heidmann zijn hypothese.
Hij wist dat volwassen spiercellen werden gevormd door de fusie van talrijke onrijpe myoblasten. Gezien het feit dat celfusie bij beide processen betrokken is, suggereerden Heidmann en zijn collega's dat syncytine er ook een rol in kan spelen. Verdere analyse van de eerdere gegevens toonde aan dat de afname van het lichaamsgewicht bij mannelijke muizen zonder syncytine B het gevolg was van een afname van hun spiermassa. Cellulaire studies toonden aan dat de spieren bij mannen zonder proteïne 20% minder spiervezels en het aantal kernen in de vezels hadden dan de spieren van onaangetaste mannen.
"We waren heel erg verrast dat de verschillen bij mannen waren, maar niet bij vrouwen", zegt Heidmann.
Spelen met spieren
Latere experimenten uitgevoerd door het team van Heidmann waren gericht op het observeren van myoblasten van muizen terwijl ze volwassen worden tot spiercellen en toonden aan dat beide synticine-genen actief zijn in dit proces, en het blokkeren van eiwitten vermindert celfusie met meer dan 40%. Celcultuurstudies bij schapen, honden en mensen hebben vergelijkbare afnames in de myoblastfusiefunctie aangetoond wanneer wetenschappers de synticine-activiteit blokkeerden.
"Dit is de eerste krachtige aanwijzing dat retrovirale envelop-eiwitten een belangrijke rol spelen buiten de placenta", zegt Cedric Feshot, een evolutiebioloog aan de Universiteit van Utah in Salt Lake City.
Heidmann benadrukt dat synticines niet de enige belangrijke eiwitten zijn bij spierfusie en dat zijn groep nog steeds niet weet waarom deze eiwitten spiergroei stimuleren bij mannen maar niet bij vrouwen. En als we bedenken dat synticines bij muizen afkomstig zijn van totaal andere virussen dan die bij mensen, adviseert Feshot om niet aan te nemen dat ze even belangrijk zijn voor de ontwikkeling van menselijke spieren.
Toch, zegt hij, is het duidelijk dat deze virale eiwitten, verspreid over ons genoom, veel belangrijker zijn dan iemand had gedacht.
"Wat we zien is waarschijnlijk slechts het topje van de ijsberg", zegt Feshot.
ILYA KHEL
