当它“裸露”时新发现的小RNA片段可以保护基因组

我们的基因组是雷区，带有潜在破坏性的DNA序列，成千上万的哨兵守卫着这些序列。这些称为表观遗传标记的哨兵在这些斑点处附着于双螺旋，并防止下面的DNA序列弹入破坏性作用。

大约一半的人类基因组由这些破坏性序列组成。它们是古代病毒和被称为转座子和反转录转座子的寄生元素在长期进化过程中融入其中的地方。因此，令人惊讶的是，在生命周期的两个最关键的过程中，哨兵被移除，使基因组裸露。很快就会欢迎维护者回来，但是只有在表观遗传的板岩被擦干净的间隔之后。

今天在Cell，来自冷泉港实验室(CSHL)的一个团队描述了它可能被认为是哨兵的紧急替代品的发现，只有在这些奇怪的不设防时刻，冲击部队才会在整个基因组中服务。具体而言，这些防御者在将它们植入母体子宫壁之前，在其发育的早期阶段保护哺乳动物胚胎中的基因组。

植入前胚胎是两种正常设置中的一种，其中表观遗传标记在被重新刻录之前被擦拭干净。另一个环节是形成生殖细胞的一个步骤 - 精子和卵子 - 它们具有生物学已知的临时防御者，即所谓的piwi相互作用RNA(piRNA)。今天发表的研究由第一作者，Rob Martienssen实验室的博士后研究员Andrea Schorn领导，证明了另一种小RNA在表观遗传重编程间隔期间在植入前胚胎中发挥了类似的基因组防御作用。Martienssen博士是CSHL教授，HHMI-Gordon和Betty Moore基金会调查员。

新发现的防御者有两种 - 由18和22个核苷酸组成的RNA片段。Schorn博士发现，这些RNA片段是逆转录转座子中序列的完美补充，必须参与这些序列才能激活基因组寄生虫。

这一事实导致了这一发现。Schorn仔细检查了小鼠胚胎干细胞的内容，发现许多自由漂浮的RNA片段长度为18个核苷酸。计算机分析显示它们的序列完全匹配转移RNA内的序列。tRNA普遍存在，并参与蛋白质的合成。数十年来已知tRNA被长末端重复(LTR) - 反转录转座子劫持，它们的一部分序列在引物结合位点(PBS)停靠并启动激活基因组寄生虫的过程。

“知道LTR反转录转座子需要tRNA复制，我们很容易相信我们在植入前胚胎干细胞中看到的这些18核苷酸tRNA片段可能会干扰这一过程，”Schorn说。“我们认为细胞是故意将全长tRNA切割成较小的片段，因为tRNA和从它们切下的片段识别PBS。这意味着小的tRNA衍生片段能够占据该位点并抑制反转录转座子复制和流动性，“Martienssen解释道。

Martienssen说，这些影响可能具有深远意义。这似乎告诉我们一种方式，哺乳动物的基因组已经容忍了大量的转座子和其他寄生元素，即使在基因组被清除抑制性表观遗传标记的时期也是如此。“这是一种非常古老的机制，细胞发现它不仅可以抑制反转录转座子，还可以帮助抵御病毒，”Martienssen说。