Viren sind berüchtigt für ihre Fähigkeit, Krankheiten zu verursachen, die uns schwach und gebrechlich machen, aber ihre enge Beziehung zur menschlichen Biologie ist viel weniger bekannt. Retroviren, die ihr genetisches Material in unser Genom einfügen, um sich selbst zu kopieren, hinterlassen Gene, die unser Immunsystem bei der Arbeit unterstützen und die Entwicklung von Embryonen und Plazenta beeinflussen.
Wissenschaftler veröffentlichten einen Artikel in PLOS Genetics, in dem sie berichteten, dass Syncytin, ein virales Protein, das die Plazentabildung fördert, auch die Muskelmasse bei männlichen Mäusen erhöht. Diese Ergebnisse könnten teilweise ein langjähriges Rätsel in der Biologie erklären: Warum Männer vieler Säugetierarten tendenziell muskulöser sind als Frauen.
"Sobald ich dies las, begann mein Verstand mögliche Konsequenzen zu skizzieren", sagt der Evolutionsbiologe Aris Katsurakis von der Universität Oxford, Großbritannien.
Virales Erbe
Ungefähr 8% der 3 Milliarden Paare A, T, G und C, aus denen unsere DNA besteht, sind viraler Detritus. Viele dieser viralen Überreste sind zu nutzlosem Müll geworden, aber nicht alle, wie die Entdeckungen der letzten 15 Jahre zeigen.
Im Jahr 2000 entdeckten Wissenschaftler, dass Syncytin, ein Protein, das die Plazentabildung fördert, tatsächlich ein virales Protein ist, das der Mensch später "geliehen" hat. Dieses virale Protein ermöglichte es dem Retrovirus zunächst, mit Wirtszellen zu fusionieren und sein Genom in einem sicheren Hafen des Zytoplasmas abzulegen. Syncytin unterscheidet sich geringfügig von der alten Form dieses Proteins; Es weist bestimmte Plazentazellen an, mit Zellen in der Mutter der Mutter zu fusionieren, um die äußere Schicht der Plazenta zu bilden.
Nachfolgende Studien haben gezeigt, dass verschiedene Gruppen von Säugetieren unterschiedliche Arten von Syncytin-Protein aufweisen, was darauf hindeutet, dass Säugetiere wiederholt retrovirale Proteine ausgeliehen und für die Plazentaentwicklung umfunktioniert haben.
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"Es ist beängstigend zu glauben, dass diese Zellfusion durch ein Virus ausgelöst wurde, das wir vor 30 Millionen Jahren erworben haben", sagt Lars-Inge Larsson, Pathologe an der Universität von Kopenhagen.
Wachstumsfaktor
Eine kürzlich von dem Virologen Thierry Heidmann vom französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) in Villejuif und der Université Paris-Sud in Orsay durchgeführte Studie untersuchte, was passiert, wenn Syncytin aus dem Mausgenom entfernt wird. Die Entfernung beider Kopien war tödlich, jedoch führte die Entfernung von Syncytin B und die Beibehaltung von Syncytin A dazu, dass die männlichen Nachkommen klein und gebrechlich waren. Diese Tiere wogen mit beiden Syncytin-Kopien 18% weniger als Würfe.
Wissenschaftler dachten ursprünglich, dass der Verlust von Syncytin eine beschädigte Plazenta verursachte, die es Mäusen schwer machte, vor der Geburt zu wachsen. Nachfolgende Entdeckungen in anderen Labors zeigten, dass Syncytin sowohl in Immunzellen und unreifen Muskelzellen (Myoblasten) als auch in der Plazenta aktiv war, weshalb Heidmann seine Hypothese überarbeitete.
Er wusste, dass reife Muskelzellen durch die Fusion zahlreicher unreifer Myoblasten gebildet wurden. Angesichts der Tatsache, dass die Zellfusion an beiden Prozessen beteiligt ist, schlugen Heidmann und seine Kollegen vor, dass Syncytin auch bei ihnen eine Rolle spielen könnte. Eine weitere Analyse der vorherigen Daten zeigte, dass die Abnahme des Körpergewichts bei männlichen Mäusen ohne Syncytin B auf eine Abnahme ihrer Muskelmasse zurückzuführen war. Zelluläre Studien zeigten, dass die Muskeln bei Männern ohne Protein 20% weniger Muskelfasern und die Anzahl der Kerne in den Fasern hatten als die Muskeln von unberührten Männern.
"Wir waren sehr, sehr überrascht, dass die Unterschiede bei Männern waren, aber nicht bei Frauen", sagt Heidmann.
Mit Muskeln spielen
Nachfolgende Experimente, die von Heidmanns Team durchgeführt wurden, zielten darauf ab, Maus-Myoblasten bei ihrer Reifung zu Muskelzellen zu beobachten und zeigten, dass beide Synticin-Gene in diesem Prozess aktiv sind und die Blockierung von Proteinen die Zellfusion um mehr als 40% reduziert. Zellkulturstudien an Schafen, Hunden und Menschen haben eine ähnliche Abnahme der Myoblastenfusionsfunktion gezeigt, als Wissenschaftler die Synticinaktivität blockierten.
"Dies ist der erste starke Hinweis darauf, dass retrovirale Hüllproteine außerhalb der Plazenta eine wichtige Rolle spielen", sagt Cedric Feshot, Evolutionsbiologe an der Universität von Utah in Salt Lake City.
Heidmann betont, dass Synticine nicht die einzigen wichtigen Proteine bei der Muskelfusion sind und dass seine Gruppe immer noch nicht weiß, warum diese Proteine das Muskelwachstum bei Männern, aber nicht bei Frauen stimulieren. Und da die Synticine in Mäusen von völlig anderen Viren stammen als die beim Menschen, rät Feshot davon ab, nicht anzunehmen, dass sie für die Entwicklung der menschlichen Muskeln gleich wichtig sind.
Dennoch, sagt er, ist es klar, dass diese viralen Proteine, die über unser Genom verstreut sind, weitaus wichtiger sind, als irgendjemand gedacht hätte.
"Was wir sehen, ist wahrscheinlich nur die Spitze des Eisbergs", sagt Feshot.
ILYA KHEL
