Cell子刊解决跳跃基因之谜

2019-12-04 22:57:14

在我们的DNA深处潜伏着许多“寄生虫”,那就是被称为跳跃基因的转座子。这些尾巴很长的家伙如果插入健康的基因,就可能会引发疾病。不过迄今为止,人们还不清楚这种尾巴对于转座子的跳跃有何作用。

密西根大学医学院的研究团队在十一月十二日的MolecularCell杂志上发表文章指出,没有尾巴的转座子无法进行有效的跳跃。这项研究解决了转座子跳跃的重要问题,有助于限制反转录转座子LINE-1的行动。

每二百五十个致病突变中就有一个是转座子造成的,这种遗传学寄生虫与多种疾病有关,比如血友病、杜氏肌营养不良、癌症。因此,科学家们一直希望尽可能的理解转座子的跳跃机制。

LINE-1在人类基因组中已经存在了相当长的时间,大约占基因组的17%。大多数LINE-1拷贝已经无法移动了,但还有一些仍然具有活力。LINE-1在跳跃时首先生成一个RNA拷贝,这段RNA指挥细胞合成两个蛋白,帮助自己跳跃到新的位置。

LINE-1RNA具有长长的poly(A)尾巴,但人们一直不了解这种尾巴的具体功能,因为缺乏poly(A)的RNA无法到达蛋白质合成的地方。为了研究poly(A)尾巴对LINE-1跳跃能力的影响,研究人员建立了不含poly(A)的LINE-1RNA,并想办法把它带到生产蛋白的核糖体。

研究显示,没有了poly(A)尾巴转座子的跳跃就不能发生,因为缺乏尾巴的LINE-1RNA无法与ORF2p蛋白正确互作。ORF2p是LINE-1RNA指挥细胞合成的蛋白,它一旦结合poly(A)尾巴就会启动跳跃所需的步骤。

研究人员还发现,LINE-1还有一个竞争对手——Alu。当LINE-1RNA因为缺乏尾巴而不能跳跃的时候,AluRNA就会跳得更好。AluRNA的poly(A)尾巴也是其跳跃能力的关键,但AluRNA不具备蛋白质合成指令。这说明Alu在跟LINE-1竞争ORF2p蛋白,文章资深作者JohnMoran教授说。这也意味着Alu是寄生虫的寄生虫。

“我们的DNA含有许多不能跳跃的LINE-1垃圾拷贝,也有少量能够跳跃的LINE-1,”Moran指出。“我们需要在RNA水平上理解LINE-1RNA的跳跃机制,以及如何才能阻止它们。”