Nature子刊:转座元件维持干细胞多能性
生物通 · 2014/05/01
反转录转座子又被称为“跳跃DNA”,是在漫长的进化过程中整合到人类基因组的病毒元件,长期来被认为是“垃圾基因”。但是4月28日《Nature Genetics》发布:反转录转座子在维持干细胞多能性中起着关键性的作用。


反转录转座子又被称为“跳跃DNA”,是在漫长的进化过程中整合到人类基因组的病毒元件。日本RIKEN、丹麦哥本哈根大学、美国联合基因组研究所的科学家们发现,反转录转座子在维持干细胞多能性中起着关键性的作用,文章于四月二十八日发表在Nature Genetics杂志上。多能性是指干细胞分化成为多种不同细胞类型的能力。

人类基因组中的反转录转座子,是古老逆转录病毒在很久以前留下的,人们一直认为这些片段只是基因组中的寄生虫,对人体没有什么贡献。直到2009年,FANTOM项目向人们展示,反转录转座子的转录本组成了哺乳动物转录组的一个重要部分。这一发现促使基因组领域的研究者们,开始重新审视反转录转座子的地位。不过迄今为止,人们还不清楚这些“跳跃DNA”转录本的具体生物学功能。

研究人员使用包括CAGE(cap analysis gene expression)在内的四种高通量方法,对胚胎干细胞和诱导多能干细胞(iPSC)的转录组进行了深入研究。他们发现,干细胞中有大量未注释的转录本来自于反转录转座子。这些转录本只在干细胞中表达,在已分化的细胞中不表达。更重要的是,研究显示上述干细胞特异性的转录本参与了干细胞多能性的维持。研究人员通过RNA干扰降解这些转录本,结果iPS细胞丧失了多能性。

研究人员指出,人类和小鼠基因组中的反转录转座子其实是有用的。这些生物以某种方式收编了自己基因组中的病毒片段,以维持干细胞的多能性,保证体内的再生能力。不过,这一现象的原因还有待于进一步的研究。

理解反转录转座子对于iPSC和胚胎干细胞的重要性,可以帮助人们制造更好的干细胞,并将这些细胞用到再生医学领域。

“我们的研究为人们揭开了反转录转座子及其转录本的神秘面纱。这些片段曾经被认为是寄生在基因组中的‘遗传垃圾’。但我们惊讶的发现,实际上反转录转座子是与基因组共生的,它们可以和其它基因一同起作用,维持干细胞的未分化状态。这无疑与生物学教科书中的内容大相径庭,”这项研究的资深作者Dr. Piero Carninci说。

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