Ústav molekulární genetiky AV ČR, v. v. i.
Bílkovina syncytin-1 je zásadní pro tvorbu speciální vrstvy buněk na rozhraní mezi placentou a děložní sliznicí matky, díky které si matka a plod snáze vyměňují živiny a odpadní látky. Do procesu se musí zapojit také další bílkoviny, zejména receptory pro syncytin. Výzkumní pracovníci z Ústavu molekulární genetiky AV ČR, v. v. i. (IMG), v nové studii upřesnili fungování syncytinu v placentě a revidovali dosavadní poznatky o požadavcích na receptory.
Syncytin-1 se nachází na povrchu specializovaných buněk placenty a svou aktivitou nutí tyto buňky k fúzi. V oblasti kontaktu placenty s děložní sliznicí tak vzniká souvislá vrstva splynutých buněk (tzv. mnohojaderné syncytium), která je nezbytná pro účinnou výměnu živin a plynů mezi krevními oběhy matky a plodu.
Aby mohl syncytin-1 spustit fúzi buněk, potřebuje se navázat na konkrétní receptor na povrchu sousední buňky. Dosud se za tyto specifické receptory považovaly dvě bílkovinné molekuly, ASCT1 a ASCT2, které zároveň transportují aminokyseliny (Alanine, Serine, Cysteine Transporters). Výzkumní pracovníci a pracovnice z IMG ale dokázali, že funkčním receptorem pro syncytin-1 je pouze ASCT2. ASCT1 je „pouhý“ aminokyselinový přenašeč.
„Velmi zjednodušeně řečeno jsme připravili klony lidských buněk, ve kterých jsme pomocí ‚molekulárních nůžek‘ CRISPR/Cas9 vyřadili geny pro transportéry ASCT1 a ASCT2. Tyto klony buněk nemohou fúzovat, i když je syncytin-1 na povrchu buněk přítomen,“ popisuje Jiří Hejnar z IMG. „Ukázalo se, že fúzogenní aktivita se obnoví, když znovu zavedeme gen ASCT2, nikoli však ASCT1,“ zdůrazňuje výzkumný pracovník.
Další podpůrná data poskytly pokusy s vazbou syncytinu-1 na ASCT1 a ASCT2 na povrchu buněk. Podařilo se rovněž vysvětlit, proč dřívější práce mylně definovaly ASCT1 jako receptor. Jejich autoři totiž používali systém s vysoce zvýšenou produkcí lidské ASCT1 v buňkách křečků, přičemž křeččí varianta ASCT1 se na rozdíl od lidské slabě váže na lidský syncytin-1.
Malý pokrok s velkým smyslem
Objev týmu z IMG přispívá k pochopení, jak syncytin-1 pracuje během normálního i patologického těhotenství. Tento zdánlivě malý pokrok v poznání má velký smysl při hledání příčin poruch činnosti placenty, jako jsou (pre)eklampsie – život ohrožující stav s celotělovou křečí a předčasným odloučením placenty, růstové retardace plodu nebo mikroabortivní poruchy. Při hledání specifických mutací se tak lze soustředit na menší okruh faktorů, které se funkce placenty skutečně účastní. Význam výsledků podtrhuje i skutečnost, že studii zveřejnil světově respektovaný vědecký časopis Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Ochočený retrovirus
Zajímavým momentem je, že syncytin-1 pochází z endogenního retroviru, který před miliony let promořil naše evoluční předky (společné s šimpanzi a ostatními lidoopy) a stal se součástí lidské DNA. Konkrétně syncytin-1 byl původně retrovirový obalový glykoprotein, který měl za úkol splynutí (fúzi) virové částice s hostitelskou buňkou. Fúzogenní aktivitu si syncytin-1 zachoval a evoluce, která zužitkovala jeho vlastnosti, jej uplatnila při vývoji placenty, i když tento endogenní retrovirus dávno netvoří infekční virové částice.
Kryštof Štafl, Martin Trávníček, Anna Janovská, Dana Kučerová, Ľubomíra Pecnová, Zhiqi Yang, Vladimír Stepanec, Lukáš Jech, Madhuri S Salker, Jiří Hejnar and Kateřina Trejbalová: Receptor usage of Syncytin-1: ASCT2, but not ASCT1, is a functional receptor and effector of cell fusion in the human placenta. Proc Natl Acad Sci U S A 2024. [doi]
Výzkum vznikl v rámci projektu Národní institut virologie a bakteriologie (LX22NPO5103, EXCELES), který je financován z prostředků Evropské unie – NextGenerationEU.
Autor úvodního obrázku retrovirů: Martin Trávníček.
