CNIO研究人员发现了内源性逆转录病毒在胚胎发育中的重要作用，特别是在从全能性到多能性的转变中。这项研究挑战了先前的“垃圾DNA”概念，揭示了病毒基因与早期胚胎发育之间的共生关系，对再生医学具有重要意义。
- 至少8%的人类基因组是来自病毒的遗传物质。直到最近，它才被认为是“垃圾DNA”，但现在已知它在人类发展中的作用是必不可少的
- 西班牙国家癌症研究中心（CNIO）的研究人员首次描述了这些病毒在发育过程中的关键过程中的作用，即细胞在受精后几个小时变得多能
- 这一发现发表在《科学进展》上，与再生医学和人造胚胎的创造有关
由于某些病毒在数亿年前感染了原始生物，所有动物都进化了。病毒遗传物质被整合到第一批多细胞生物的基因组中，至今仍在我们的DNA中。来自CNIO（西班牙国家癌症研究中心）的研究人员现在首次在《科学进展》杂志上描述了这些病毒在对我们的发育绝对至关重要的过程中所扮演的角色，并且发生在受精后几个小时：当卵母细胞从两个细胞变为四个细胞时，向多能性过渡。
在此步骤之前，胚胎的两个细胞中的每一个都是全能的，即它可以在独立的生物体内发育;下一阶段的四个细胞不是全能的，而是多能的，因为它们可以分化成身体任何特殊组织的细胞。
对于第一作者和资深作者Sergio de la Rosa和Nabil Djouder来说，这一发现与再生医学领域和人工胚胎的创造有关，因为它开辟了一种在全能性阶段产生稳定细胞系的新方法。Djouder 领导 CNIO 的生长因子、营养素和癌症小组。
我们是 8% 的逆转录病毒
来自现在所谓的“内源性逆转录病毒”的遗传物质被整合到生物体的基因组中，这些生物体可能是寒武纪大爆发的驱动因素，寒武纪大爆发是5亿多年前世界海洋经历了生物多样性繁荣的时期。在过去十年中，这些病毒的基因序列被发现至少占人类基因组的8-10%。
“直到最近，这些病毒残留物还被认为是’垃圾DNA’，即无法使用甚至有害的遗传物质，”De la Rosa解释说。“直觉上，人们认为基因组中有病毒是不好的。然而，近年来，我们开始意识到，这些与我们共同进化了数百万年的逆转录病毒具有重要的功能，例如调节其他基因。这是一个非常活跃的研究领域。
从全能性到多能性的转变，步伐问题
发表在《科学进展》上的研究表明，MERVL内源性逆转录病毒设定了胚胎发育的步伐，特别是在从全能性过渡到多能性的特定步骤中，并解释了实现这一目标的机制。
“这是内源性逆转录病毒的全新角色，”Djouder说。“我们发现了一种新的机制，可以解释内源性逆转录病毒如何直接控制多能性因子。
这种新的作用机制涉及URI，Djouder的团队正在深入研究这种基因。几年前，人们发现，如果在实验动物中删除URI，胚胎甚至无法发育。德拉罗莎想知道原因，以及它与MERVL逆转录病毒的联系是如何被发现的。
平稳过渡
研究结果表明，URI的功能之一是使获得多能性所必需的分子发挥作用;如果URI不起作用，多能性因子也不起作用，细胞保持全能性状态。它原来是一种内源性逆转录病毒蛋白 MERVL-gag，它调节 URI 的作用。
研究人员发现，在全能性阶段，当卵母细胞中只有两个细胞时，MERVL-gag病毒蛋白的表达很高;这种蛋白质与 URI 结合并阻止其起作用。然而，水平逐渐改变，因此MERVL-gag病毒蛋白的水平下降，URI可以发挥作用：出现多能性。
正如 De la Rosa 所解释的那样，“这是一个平稳的过渡。当病毒蛋白表达量高时，多能性因子较少;随着ERV表达的降低，URI稳定了这些因素。
共生协同进化
“我们的研究结果揭示了内源性逆转录病毒与其宿主细胞的共生共同进化，以保证早期胚胎发育的顺利和及时进展，”《科学进展》的作者解释说。
换句话说，病毒蛋白、URI和多能性因子之间的三向关系被精细调节，“让胚胎有足够的时间来调整和协调胚胎发育过程中从全能性到多能性和细胞谱系规范的平稳过渡，”Djouder总结道。
暂无评论内容