预防早年的遗传起义

根据Babraham研究所团队的一项新研究，称为endosiRNA的分子有助于我们避免遗传混乱。人类基因组的大部分都含有称为转座子的DNA片段，这是一种遗传寄生虫。当活跃时，转座子可以破坏基因，因此保持它们不活跃是很重要的。在人类生命周期的早期控制转座子特别困难。今天发表在Cell Stem Cell上的这项最新研究揭示了endosiRNA如何在这个脆弱阶段保持我们的基因安全。

转座子，也称为转座因子，是古老的病毒，已成为我们基因的永久组成部分。大约一半的人类基因组由转座子构成，许多都被损坏，但有些可能变得活跃。活跃的转座子可能是有害的，因为它们在基因组周围移动。当转座子移动时，它们可以破坏基因，导致遗传疾病并在某些癌症中发挥作用。

DNA中称为甲基化的化学标记可以使转座子失活。细胞通常使用甲基化来灭活DNA片段，无论它们是基因还是转座子。然而，在每一代新生代中，大多数甲基化被一种称为表观遗传重编程的过程暂时清除和更新。这意味着，在精子和卵子产生过程中，甲基化不能控制转座子活性的时间很短，使它们可以自由地破坏基因并改变DNA。

新发现表明转座子在细胞擦除DNA甲基化时变得活跃，并且它们被endosiRNA系统关闭。就像活性基因一样，活性转座子以RNA分子的形式产生信息，与DNA有许多相似之处。该研究揭示细胞可以检测这些转座子RNA信息并使用它们来创建特异性内源性小干扰RNA(endosiRNA)。然后endosiRNA就像一个陷阱，允许一种名为Argonaute2(Ago2)的蛋白质在它们造成任何伤害之前寻找和破坏转座子信息。

谈到研究的主要作者，Rebecca Berrens博士说：“表观遗传重编程在开发初期擦除基因组清洁方面发挥着至关重要的作用，但它使我们的基因易受攻击。了解我们的基因和转座子之间的军备竞赛活性在分子生物学中一直是一个长期存在的问题。这是endosiRNA在DNA去甲基化过程中调节转座子活性的第一个证据。在表观遗传重编程过程中，EndosiRNA为转座子提供了第一道防线。

活性转座子的作用各不相同，通常它们没有作用，只是偶尔会改变一个重要的基因。然而，转座子几乎可以影响任何基因，可能导致不同类型的遗传疾病。研究转座子的控制，增加了我们对它们可以影响人类健康的许多方式的理解。

转座子位于基因内，并以与周围基因相反的方向读取。正是这种安排允许细胞识别来自转座子的RNA信息。从相同方向以相反方向读取的RNA信息是互补的，这意味着它们可以结合形成称为双链RNA(dsRNA)的结构，其启动内切RNA的产生。

Babraham研究所表观遗传学实验室主任Wolf Reik教授在论文中表示：“转座子占我们基因组的很大一部分并且控制它们对于生存至关重要。如果不加以控制，它们就能够四处走动基因组可能导致广泛的遗传损伤。了解转座子有助于我们了解当它们变得活跃时会发生什么，以及我们能做些什么来阻止它。“

大部分研究是使用在实验室中生长的胚胎干细胞进行的，该胚胎干细胞经过遗传修饰而缺乏DNA甲基化。自然表观遗传重编程发生在原始生殖细胞中，即产生精子和卵子的细胞，但这些更难以研究。研究人员使用原始生殖细胞来验证干细胞研究的关键结果。