研究揭示：遠(yuǎn)古病毒侵入影響人類基因組
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新加坡基因組研究院(Genome Institute of Singapore ，GIS)的科學(xué)家們與新加坡國立大學(xué)、新加坡南洋理工大學(xué)、杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)院和普林斯頓大學(xué)的研究人員近日證實(shí)數(shù)百萬年前病毒“侵入”人類基因組改變了人類胚胎干細(xì)胞基因的“開關(guān)”的方式。該研究發(fā)現(xiàn)推動了干細(xì)胞研究及再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展，研究論文發(fā)表在知名的《自然遺傳學(xué)》雜志上。
美國著名植物學(xué)家和遺傳學(xué)家Barbara McClintock曾在1951年提出“轉(zhuǎn)座子”的概念。轉(zhuǎn)座子是遺傳物質(zhì)DNA的移動片段(例如病毒)能夠插入基因組中調(diào)控基因的表達(dá)。本研究就是以此作為理論的依據(jù)。
科學(xué)家們利用新測序技術(shù)研究了人和小鼠胚胎干細(xì)胞(ES)中三個調(diào)控蛋白的基因組定位(OCT4, NANOG 和CTCF)。有趣的是雖然科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)它們之間存在很多相似性，但人類基因的調(diào)控方式和類型卻存在很大的差異性。尤其數(shù)百萬年前某些特異的病毒插入人類基因組顯著地改變了人類干細(xì)胞的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
“本研究提供了無可置疑的證據(jù)證實(shí)某些散在于非編碼DNA片段中的轉(zhuǎn)座子元件是人類發(fā)育過程中關(guān)鍵的調(diào)控元件，”德州大學(xué)阿靈頓分校的副教授Cedric Feschotte博士說。
比較人類和小鼠模型系統(tǒng)的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)有助于了解干細(xì)胞分化為身體各種類型細(xì)胞的機(jī)制。“這一發(fā)現(xiàn)將有助于推動再生醫(yī)學(xué)對于帕金森氏病以及白血病的治療，”Bourque博士說：“雖然利用小鼠胚胎干細(xì)胞研究基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)有很多優(yōu)點(diǎn)，但進(jìn)一步的研究應(yīng)該更直接地集中于人類干細(xì)胞。這是因?yàn)閷⒁粋€物種的結(jié)果轉(zhuǎn)換到另一個物種存在有許多固有的問題。同時在人類和非人類原代干細(xì)胞開展更多的研究將有助于推動干細(xì)胞的臨床應(yīng)用。”
加州大學(xué)神經(jīng)學(xué)著名教授Raymond L. White說：“論文報道了令人興奮的新發(fā)現(xiàn)，建立了新的不同的基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制。通過比較小鼠和人的基因組，科學(xué)家們證實(shí)兩個物種的基因調(diào)控因子的結(jié)合位點(diǎn)并不在相同的位置。研究人員進(jìn)一步證實(shí)許多位點(diǎn)插入了一類DNA序列即‘轉(zhuǎn)座子’元件，這些轉(zhuǎn)座子元件能夠移動到基因組的新位點(diǎn)。研究者們相信大量的元件是病毒基因組的進(jìn)化遺留物。轉(zhuǎn)座子將調(diào)控元件的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了新的位置。調(diào)控的改變可導(dǎo)致了生物體發(fā)生較大的改變。許多人認(rèn)為調(diào)控改變是物種形成的核心，在人類的進(jìn)化中發(fā)揮重要作用。這或許意味著它是該領(lǐng)域的一個具有劃時代意義的論文。”
美國能源部聯(lián)合基因組研究所的負(fù)責(zé)人以及美國勞倫斯伯克力國家實(shí)驗(yàn)室基因組學(xué)部門的負(fù)責(zé)人Eddy Rubin博士指出：“這一研究使用了比較基因組的方法發(fā)現(xiàn)了人類胚胎干細(xì)胞調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的特性。這一信息是非常重要的，將推動再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域向前發(fā)展。
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