SISSA和IIT的一项新研究揭示了LINE转座子的意想不到的功能

2001年，人类基因组测序揭示了一个令人惊讶的事实：超过 45% 的基因组来自称为转座子的序列，转座子是可以在基因组内移动的“跳跃”基因，通过剪切和粘贴的分子机制生成自身的新副本或复制粘贴。由于这一特征，它们也被称为“自私基因”，只对复制感兴趣，就像病的行为一样。然而，由 Stefano Gustincich 和 Remo Sanges 教授领导的 SISSA - Scuola Internazionale Superiore di Avanzati 和 IIT - IIT - Istituto Italiano di Tecnologia 合作进行的新研究揭示了与这些转座子相关的重要且意想不到的功能，揭穿了它们自私的名声。基因。

自私的跳线

如今，转座子产生的大多数拷贝都处于非活性状态，但在人类和其他哺乳动物的基因组中，大约有一百个属于所谓的 LINE(长散布核元件)家族的转座子拷贝仍然具有潜在活性。这意味着它们可以被转录，产生信使 RNA，当翻译成蛋白质时，也可以参与基因序列的复制和粘贴过程。LINE 转座子的这种能力对基因组完整性构成了潜在风险：新基因拷贝的随机插入可能会干扰重要的遗传功能。为了防止这种危险，在进化过程中，生物体已经发展出能够阻止或限制转座子活性的细胞防御机制，从而有助于保持基因组的稳定性。

这个调查

为什么我们的基因组允许并精细调节转座子的活性这一基本问题是桑格斯和古斯汀奇教授实验室进行研究的驱动力。两个研究中心进行的研究发表了三篇文章，取得了意想不到的结果，为 LINE 元素对生物体分子过程的潜在贡献提供了新的线索。

第一篇文章《LINE-1 通过充当长非编码 RNA 调节皮质发育》发表在《自然通讯》上，表明 LINE 转座子产生的 RNA 对于小鼠大脑皮层的发育至关重要。如果没有这种 RNA，大脑皮层就无法正常发育，并且构成该器官的不同细胞类型的比例也会受到影响。该研究的主要作者、印度理工学院研究员 Damiano Mangoni 表示：“这项工作得出的最重要的信息之一是，LINE 产生了数千种潜在的非编码 RNA，这些 RNA 迄今为止未被注意到，但在分子生物学中发挥着积极作用。过程，促进大脑的正常发育和功能。”

第二篇文章“小鼠合子基因组激活时小波基因和 LINE-1 转录动力学的计算机表征”，发表在《Frontiers in Cell and Developmental Biology》上，检查与胚胎发育早期阶段相关的数据，此时双细胞胚胎开始产生自己的 RNA。关键的发现是 LINE 元件被蛋白质复合物识别，从而启动对胚胎正常发育至关重要的转录过程。该研究的主要作者、前 SISSA 博士生、现任斯德哥尔摩卡罗林斯卡研究所研究员的费德里科·安萨洛尼 (Federico Ansaloni) 评论道：“研究胚胎发育的早期阶段使我们能够概述新个体形成的生物过程。我觉得很有趣的是，长期以来被认为是垃圾 DNA 的转座子实际上是如此微妙过程中的关键元素。”

最后，发表在《分子自闭症》杂志上的文章“自闭症中 L1 逆转录转座子表达的探索性分析”，检查 LINE 转座子在自闭症谱系障碍患者大脑中的行为方式。研究人员发现，这些序列的转录调控仅在一小群自闭症患者中有所不同。数据分析还鉴定了一组含有 LINE 拷贝的基因，这些拷贝在被激活时会抑制宿主基因的转录，表明这些序列含有细胞调节机制识别的特定信号。该研究的主要作者、前 SISSA 博士生、现在瓦莱达奥斯塔个性化、预防和预测医学中心 (CMP3VdA) 的研究员 Giovanni Spirito 表示：“我们的工作表明，在某些情况下，自闭症可能是由控制 LINE 的基因突变引起的。对于这些情况，

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