Nature子刊改写教科书，转座元件维持细胞“干”性

　　

生物通报道：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。（延伸阅读：Science新闻：革命性重编程论文面临撤稿）

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。

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：

Deep transcriptome profiling of mammalian stem cells supports a regulatory role for retrotransposons in pluripotency maintenance

The importance of microRNAs and long noncoding RNAs in the regulation of pluripotency has been documented; however, the noncoding components of stem cell gene networks remain largely unknown. Here we investigate the role of noncoding RNAs in the pluripotent state, with particular emphasis on nuclear and retrotransposon-derived transcripts. We have performed deep profiling of the nuclear and cytoplasmic transcriptomes of human and mouse stem cells, identifying a class of previously undetected stem cell–specific transcripts. We show that long terminal repeat (LTR)-derived transcripts contribute extensively to the complexity of the stem cell nuclear transcriptome. Some LTR-derived transcripts are associated with enhancer regions and are likely to be involved in the maintenance of pluripotency.