Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Een retrovirus infecteerde onze verre voorouders en liet een souvenir achter: een gen dat essentieel is voor supersnelle zenuwen.
Virussen veroorzaken alleen maar ellende, denken veel mensen. Kijk maar naar de covid-19-pademie, de aids-ramp en het malariavirus dat nog altijd elk jaar rond de half miljoen doden eist. Toch hebben ook virussen hun nut. Sterker nog, wij moeten hen dankbaar zijn, want dankzij een bepaald soort virus hebben wij én andere gewervelden nu de beschikking over myeline, een belangrijke stof voor het zenuwstelsel. Zo schrijft een onderzoeksteam van onder meer de University of Cambridge in het tijdschrift Cell.
Lees ook:
- Ligt de oorsprong van onze hersencellen in dit minuscule zeewezentje?
- Drie nuttige toepassingen van virussen
- Retrovirus is ‘bijna half miljard jaar oud’
Via sprongetjes
Myeline is een vettige stof die als een soort isoleertape over de uitlopers van zenuwcellen zit (zie hieronder). Via deze uitlopers, axonen genoemd, kunnen de cellen met elkaar communiceren via elektrische stroompjes. De myeline verhindert dat deze stroompjes ‘weglekken’ en per ongeluk andere zenuwcellen prikkelen, waardoor ‘kortsluiting’ ontstaat.
Ook zorgt de stof ervoor dat de stroomgeleiding via ‘sprongetjes’ verloopt. Dat voert de snelheid flink op; van 2 meter per seconde tot maximaal 120 meter per seconde. “Myeline zorgt er bijvoorbeeld voor dat jachtluipaarden zo hard kunnen rennen, giraffen niet omvallen en dat mensen hun vingers kunnen gebruiken voor precisietaken zoals vioolspelen of een hersenoperatie”, legt neurofysioloog Christiaan Kock van de VU Amsterdam uit.
Zichzelf kopiëren
Maar waar kwam dat myeline vandaan? Onderzoekers, onder leiding van Robin Franklin, denken het nu te weten. Zij bestudeerden het genenprofiel van oligodendrocyten, de cellen die myeline produceren, uit ratten en muizen. Daarbij zoomden ze in op de rol van retrotransposons.
Retrotransposons zijn stukjes DNA die zichzelf kunnen kopiëren, waarna ze die kopieën ook in het genenbestand, of genoom, kunnen zetten. Zo vermenigvuldigen ze zich als het ware. Ook retrovirussen (zoals hiv) werken op deze manier. Zij zetten hun RNA om in DNA, waarna ze deze in het gastheercel-DNA plaatsen.
Geen myeline meer
Zo’n 40 procent van het menselijk DNA bestaat uit retrotranspons en een deel ervan is oorspronkelijk afkomstig van retrovirussen. Hoeveel precies is onbekend, net als de precieze functies van elke ervan. Voor één retrotransposon is die functie nu wel duidelijk; het leidt tot myelineproductie. Franklin en collega’s kwamen hierachter door RetroMyeline, zoals ze het retrotransposon nu noemen, te blokkeren. Dat zorgde ervoor dat de oligodendrocyten in de celkweek niet meer het myeline-basiseiwit konden maken.
In zebravissen en kikkers gingen de onderzoekers nog een stap verder. Ze blokkeerden de functie van RetroMyeline in de bevruchte eicellen van deze dieren. De uiteindelijke visjes en kikkervisjes bleken aanzienlijk minder myeline te kunnen aanmaken dan hun niet aangedane soortgenoten.
Samen met de kaak
Vervolgens keken Franklin en zijn team bij diverse diertakken of RetroMyeline daar voorkomt in het DNA. Van myeline was al bekend dat het ten tonele verscheen in dezelfde periode als de kaak, namelijk ruim 420 miljoen jaar geleden. En ook dat alleen gewervelden met een kaak de beschikking hebben over myeline.
Het was dan ook geen verrassing dat de onderzoekers alleen bij de onderzochte kaakhoudende gewervelden (onder meer de, rat, walvishaai) het RetroMyeline vonden. En niet bij de kaaklozen (zoals prikken, fruitvliegen en zee-egels).
Nuttige infecties
Ten slotte bouwde Franklins team een zogenoemde fylogenetische stamboom, waarmee het de DNA-volgordes van de RetroMyeline-versies in al die gewervelden met een kaak kon vergelijken. Daaruit bleek dat elke voorouder apart van elkaar het ‘presentje’ van een aanvallend retrovirus ontving en daarmee de gloednieuwe eigenschap van myelinisatie.
En die infecties kwamen ons goed uit, zo laat Franklin optekenen in het persbericht: “Als we geen retrovirussen hadden gehad die hun genen in ons gewervelde-genoom staken, dan had myelinisatie nooit plaatsgevonden. En zonder myelinisatie zou de diversiteit van gewervelden zoals we die nu kennen niet zijn ontstaan.”
Myeline-schade behandelen
Daar is De Kock het mee eens. “De onderzoekers hebben duidelijke aanwijzingen gevonden hoe de genetische informatie voor myeline tijdens de evolutie beschikbaar werd, namelijk via virussen. Het ‘samensmelten’ met kleinere organismen is trouwens vaker voorgekomen in de evolutie. Denk bijvoorbeeld aan de mitochondriën (energiefabrieken van de cellen), die van oorsprong zelfstandige bacteriën waren.”
Ook evolutiebioloog Manon de Visser van het Natural Biodiversity Center is niet verbaasd over het ‘cadeautje’ dat retrovirussen ons vroeger hebben bezorgd. “We weten dat deze virussen een gastheercel binnenvallen en de genetische code uit hun RNA opslaan in het DNA van de gastheer om daar zelf van te profiteren. En hoewel de kans groot is dat dit nieuwe stuk DNA voor problemen zorgt, kan het natuurlijk ook voorkomen dat het óók voor de gastheer voordelig uitpakt. Dat blijkt hier het geval.”
Natuurlijk was de stap naar de daadwerkelijk productie van myeline om zenuwuitlopers daarmee te omhullen vervolgens een kwestie van heel wat miljoenen jaren. En dat is dan weer helaas niet na te bootsen in het lab. Misschien is het wel belangrijker om nu vooruit te kijken, geeft De Kock aan. “Myeline is dus heel belangrijk voor onze hersenen en schade ervan kan leiden tot bewegingsstoornissen, zoals multiple sclerose. Deze nieuwe kennis over de productie van myeline kan een extra stukje zijn van de grote puzzel die gebruikt kan worden om betere behandelmethodes te ontwikkelen.”
Bronnen: Cell, Cell Press via EurekAlert!
Beeld: Billy Benavides/neusenz.com