Otak manusia (dan otak vertebrata lainnya) mampu memproses informasi lebih cepat karena mielin, zat lemak yang membentuk selubung pelindung di atas akson sel saraf kita dan mempercepat impulsnya. Bagaimana neuron kita mengembangkan selubung mielin? Sebagian jawabannya, yang belum diketahui, terdengar hampir seperti fiksi ilmiah.

Sebuah tim peneliti, yang dipimpin oleh para ilmuwan dari Altos Labs-Cambridge Science Institute, telah menggali sedikit masa lalu yang sulit tentang bagaimana mielin menutupi neuron vertebrata: parasit molekuler yang mengacaukan gen kita. Urutan yang berasal dari virus purba membantu mengatur gen yang mengkode komponen mielin, membantu menjelaskan mengapa vertebrata memiliki keunggulan dalam hal otak mereka..

Infeksi prasejarah

Mielin merupakan zat lemak yang diproduksi oleh oligodendrosit pada sistem saraf pusat dan sel Schwann pada sistem saraf tepi. Sifat isolasinya memungkinkan neuron mengirim impuls satu sama lain dengan kecepatan lebih cepat dan jangkauan lebih jauh. Otak kita bisa jadi rumit karena mielin memungkinkan akson yang lebih panjang dan sempit, yang berarti lebih banyak saraf yang bisa berkumpul.

Sel-sel otak yang tidak bermielin pada banyak invertebrata sering kali perlu bergantung pada akson yang lebih luas—dan karenanya lebih sedikit—untuk menghantarkan impuls. Konduksi impuls yang cepat memungkinkan terjadinya reaksi yang cepat, baik itu melarikan diri dari bahaya atau menangkap mangsa.

Jadi, bagaimana cara membuat mielin? Pemain utama dalam produksinya tampaknya adalah sejenis parasit molekuler yang disebut retrotransposisi.

Seperti transposon lainnya, retrotransposon dapat berpindah ke situs baru dalam genom melalui perantara RNA. Namun, sebagian besar retrotransposon dalam genom kita telah mengalami terlalu banyak mutasi sehingga tidak dapat dipindahkan lagi.

RNLTR12-int adalah retrotransposon yang diperkirakan awalnya memasuki genom nenek moyang kita sebagai virus. Genom tikus kini mengandung lebih dari 100 salinan retrotransposon.

RNA yang dibuat oleh RNLTR12-int membantu memproduksi mielin dengan mengikat faktor transkripsi atau protein yang mengatur aktivitas gen lain. Kompleks RNA/protein berikatan dengan DNA di dekat gen protein dasar mielin, atau MBP, yang merupakan komponen utama mielin.

“MBP sangat penting untuk pertumbuhan dan pemadatan membran [central nervous system] Myelin,” kata para peneliti di A diam Baru-baru ini diterbitkan di Cell.

KO teknis

Untuk mengetahui apakah RNLTR12-int memang berada di balik regulasi MBP, dan juga produksi mielin, tim peneliti harus menurunkan levelnya dan melihat apakah mielinisasi masih terjadi. Mereka pertama kali melakukan eksperimen pada otak tikus sebelum beralih ke ikan zebra dan katak.

Ketika mereka menghambat RNLTR12-int, hasilnya sangat dramatis. Pada sistem saraf pusat, tikus transgenik menghasilkan MBP 98 persen lebih sedikit dibandingkan tikus yang gennya tidak diedit. Tidak adanya RNLTR12-int juga menyebabkan oligodendrosit penghasil mielin mengembangkan struktur yang jauh lebih sederhana daripada biasanya. Ketika RNLTR12-int dinonaktifkan di sistem saraf tepi, ia mengurangi mielin yang diproduksi oleh sel Schwann.

Para peneliti menggunakan antibodi SOX10 untuk menunjukkan bahwa SOX10 terikat pada transkrip RNLTR12-int in vivo. Ini adalah temuan penting, karena ada banyak RNA non-coding yang dibuat oleh sel, dan tidak jelas apakah RNA mana pun dapat berfungsi atau khusus untuk RNLTR12-int.

Apakah hasil ini juga berlaku pada vertebrata berahang lainnya? Penggunaan CRISPR-CAS9 untuk melakukan pengujian knockdown dengan vektor retroviral yang diikat dengan RNLTR12 pada katak dan ikan zebra menunjukkan hasil yang serupa.

Mielinasi telah memperkaya otak vertebrata sehingga bisa berfungsi tidak seperti sebelumnya. Itu sebabnya istilah “makanan otak” bersifat literal. Lemak sehat sangat penting untuk otak kita. Mereka membantu pembentukan mielin karena merupakan asam lemak. Pikirkan tentang hal itu jika lain kali Anda menghabiskan waktu lama untuk makan segenggam kacang.

Sel, 2024. DOI: 10.1016/j.cell.2024.01.011