Элементы вирусной ДНК, сохраняющиеся в геноме клетки, оказались способными влиять на рост мышечной массы у самцов. Возможно, это открытие позволит наконец ответить на вопрос, почему у многих млекопитающих самцы более мускулисты, чем самки.
Почти 8 % человеческого генома составляют эндогенные ретровирусы. Когда-то они проникали в клетки, создавали по образцу своей РНК фрагмент цепочки ДНК, которую встраивали в клеточный геном, чтобы создавать свои копии. Но потом организм справлялся с вирусной инфекцией, и построенная вирусом ДНК превращалась в неработающий фрагмент генома, передающийся из поколения в поколение.
Ученым уже известно, что эндогенные ретровирусы могут играть важную роль в регуляции работы других генов человека. Например, они задействованы в управлении иммунной системой.
Белок синцитин, который играет важную роль в формировании плаценты, тоже производится геном, заимствованным около 30 миллионов лет назад предками млекопитающих у вирусов. Он подвергся некоторым мутациям, и теперь экспрессируемый им белок заставляет трофобласты плаценты сливаться друг с другом, образуя особый слой, который потом связывается с клетками матки. Нарушения в работе этого гена ведут к дисфункции плаценты.
Теперь же, как было установлено в новом исследовании, синцитин еще и способствует увеличению мышечной массы у самцов. Этот эффект был подтвержден на лабораторных мышах. В эксперименте, проведенном Тьери Хейдманном (Thierry Heidmann) и учеными из Национального центра научных исследований (Centre National de la Recherche Scientifique, CNRS) и Университета Париж-юг (Université Paris-Sud), использовались мыши, у которых был отключен ген синцитина. При рождении их масса была на 18 % ниже нормы, что ученые объясняли недостаточным питанием эмбриона из-за проблем со связью плаценты и стенки матки. Но спустя два месяца самки наращивали вес до нормы, тогда как самцы по-прежнему страдали худобой.
Так как исследование показало, что синцитин активен в незрелых миобластах – предках мышечных клеток, ученые предположили, что он задействован в образовании мышечной ткани у самцов. При образовании поперечно-полосатой мышцы клетки-предшественники сливаются в так называемые миосимпласты – сеть трубок, заполненных миофибриллами, нитевидными структурами, которые и обеспечивают сокращение мышцы. В миосимпласте находится множество ядер слившихся клеток, иногда их может быть несколько десятков тысяч. Процесс образования миосимпласта напоминает процессы слияния трофобластов плаценты, которые вызывает синцитин.
Дальнейшее исследование подтвердило, что синцитин работает и при образовании миосимпластов. Отключение соответствующего гена приводило к тому, что у самцов мыши возникало на 20 % меньше миосимпластов и в них было на 20 % меньше ядер. Эффект был подтвержден на клеточных культурах овец, собак и людей с отключенными генами синцитина. Результаты исследования опубликованы в электронном научном журнале PLOS Genetics.
Хейдманн признает, что ученых весьма удивило различие в генном механизме образования мышечной ткани у самцов и самок. Ученый подчеркивает, что синцитин – не единственный белок, определяющий слияние клеток-предшественников и образование миосимпластов. Также он признает, что пока его группе не удалось установить, почему белок стимулирует образование мышечной ткани у самцов, но не у самок.
Эволюционный биолог Седрик Фешот (Cedric Feschotte) из Университета штата Юта назвал работу своих коллег первым серьезным доказательством значительной роли белков эндогенных ретровирусов за пределами плаценты. Но он напомнил, что у мышей и людей синцитин производится радикально различными ретровирусами, так что пока рано говорить, что роль этих вирусных генов для формирования мышц человека настолько же важна, как и у мышей. Однако, по словам Фешота, мы убеждаемся, что разбросанные по нашему геному вирусные фрагменты куда более важны для нас, чем мы предполагали ранее. И открытая сейчас функция – только верхушка айсберга.
