重复元素塑造胚胎染色质景观

反转录转座子是重复元件，几乎形成哺乳动物基因组的一半。尽管它们如此常见，但它们以前被认为是相当微不足道的。来自美国的同事，HelmholtzZentrumMünchen的科学家们现已在Nature Genetics中证明反转录转座子在胚胎发育中起着重要作用。

研究人员专门研究了所谓的LINE1(L1)元件的作用，这是哺乳动物中最丰富的反转录转座子家族。“我们已经知道L1元素在早期胚胎发生中高度表达，因此我们想知道这种转录在早期胚胎发生的事件中是否重要”，该研究负责人Maria Elena Torres-Padilla博士说。她是慕尼黑Helmholtz Zentrum的表观遗传学和干细胞研究所(IES)主任，慕尼黑路德维希 - 马克西米利安大学(LMU)的干细胞生物学教授。

“胚胎发育的关键”

在实验模型中检查L1的表达，研究人员观察到当胚胎仅由2个细胞组成时的峰值，然后在胚胎附着到母亲的子宫时表达减少。这些阶段对于成功怀孕至关重要。为了理解L1元件的重要性，他们使用人工设计的转录因子(TALE，用于转录激活因子效应子)来预防或促进胚胎中的L1表达。“我们发现，过多或过少的L1表达都会导致发育停滞不前”，该论文的第一作者Joanna Jachowicz博士(IES)解释道。“这意味着反转录转座子表达的精确时间和水平对于胚胎的发育至关重要。”

出乎意料的是，科学家们发现这种调节背后的机制不依赖于转录本的编码性质和逆转录，即这些元素“跳”到基因组其他部分的能力。研究人员转而关注染色质。研究人员利用他们的工程方法表明，表达L1会使染色质更加开放，而停止L1表达会导致染色质更紧密。

“这些结果确定了反转录转座子在塑造早期发育计划所必需的染色质'景观'中的新作用”，Torres-Padilla解释道。“以前认为反转录转座子的激活只是受精后染色质重塑的一个副作用，这一过程被称为表观遗传重编程。我们的研究表明，L1元件在调节染色质可及性方面具有特定的作用，而后者又是必需的。正确的发育计划。这项研究对于在生命的最早阶段为大量哺乳动物基因组指定一个角色具有重要意义。“

在未来，科学家们希望进一步探索这一过程，并研究其他转座因子是否具有相似的功能。“我们研究的总体目标是了解早期胚胎中发生的过程”，Torres-Padilla补充道。“这是一个非常迷人的发展阶段，因为身体的所有细胞类型都来自受精后存在的单细胞”。这对再生医学领域尤其重要，其旨在在培养皿中产生用于治疗用途的不同细胞类型和器官。