《自然遗传学》揭示远古病毒侵入影响人类基因组

　　

    生物通报道  新加坡基因组研究院（Genome Institute of Singapore ，GIS)的科学家们与新加坡国立大学、新加坡南洋理工大学、杜克大学医学院和普林斯顿大学的研究人员近日证实数百万年前病毒“侵入”人类基因组改变了人类胚胎干细胞基因的“开关”的方式。该研究发现推动了干细胞研究及再生医学的发展，研究论文发表在知名的《自然遗传学》杂志上。

    美国著名植物学家和遗传学家Barbara McClintock曾在1951年提出“转座子”的概念。转座子是遗传物质DNA的移动片段（例如病毒）能够插入基因组中调控基因的表达。本研究就是以此作为理论的依据。

    科学家们利用新测序技术研究了人和小鼠胚胎干细胞（ES）中三个调控蛋白的基因组定位（OCT4, NANOG 和CTCF)。有趣的是虽然科学家们发现它们之间存在很多相似性，但人类基因的调控方式和类型却存在很大的差异性。尤其数百万年前某些特异的病毒插入人类基因组显著地改变了人类干细胞的基因调控网络。

    “本研究提供了无可置疑的证据证实某些散在于非编码DNA片段中的转座子元件是人类发育过程中关键的调控元件，”德州大学阿灵顿分校的副教授Cedric Feschotte博士说。

    比较人类和小鼠模型系统的基因调控网络有助于了解干细胞分化为身体各种类型细胞的机制。“这一发现将有助于推动再生医学对于帕金森氏病以及白血病的治疗，”Bourque博士说：“虽然利用小鼠胚胎干细胞研究基因调控网络有很多优点，但进一步的研究应该更直接地集中于人类干细胞。这是因为将一个物种的结果转换到另一个物种存在有许多固有的问题。同时在人类和非人类原代干细胞开展更多的研究将有助于推动干细胞的临床应用。”

    加州大学神经学著名教授Raymond L. White说：“论文报道了令人兴奋的新发现，建立了新的不同的基因表达调控机制。通过比较小鼠和人的基因组，科学家们证实两个物种的基因调控因子的结合位点并不在相同的位置。研究人员进一步证实许多位点插入了一类DNA序列即‘转座子’元件，这些转座子元件能够移动到基因组的新位点。研究者们相信大量的元件是病毒基因组的进化遗留物。转座子将调控元件的结合位点转移到了新的位置。调控的改变可导致了生物体发生较大的改变。许多人认为调控改变是物种形成的核心，在人类的进化中发挥重要作用。这或许意味着它是该领域的一个具有划时代意义的论文。”

    美国能源部联合基因组研究所的负责人以及美国劳伦斯伯克力国家实验室基因组学部门的负责人Eddy Rubin博士指出：“这一研究使用了比较基因组的方法发现了人类胚胎干细胞调控网络的特性。这一信息是非常重要的，将推动再生医学领域向前发展。

（生物通：何嫱）

原文出处：
Galih Kunarso, Na-Yu Chia, Justin Jeyakani, Catalina Hwang, Xinyi Lu, Yun-Shen Chan, Huck-Hui Ng, Guillaume Bourque. Transposable elements have rewired the core regulatory network of human embryonic stem cells. Nature Genetics, 2010; 42 (7): 631 DOI: 10.1038/ng.600