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新研究:“自私DNA”在人類早期發育中發揮關鍵作用
加拿大西奈醫療中心團隊發現,人類早期發育中的一個關鍵過程是由一種能在基因組中移動的DNA片段——轉座子來調控。新研究揭示了所謂的“自私DNA”實際上在人類早期發育過程中扮演重要角色,這與過去認為它們只為了自我復制的觀點大相徑庭。研究成果于15日發表在《發育細胞》上。
之前,科學家往往將轉座子比作病毒,認為它們侵入人體細胞只為自我繁殖。此次,團隊特別關注了一種名為LINE-1的轉座子。LINE-1占據了大約20%的人體遺傳物質,這些LINE-1可以自我復制并在基因組中移動,有時會插入新的位置。但因為這種行為會干擾正常的基因功能,所以它們一直被稱作“自私DNA”。
長期以來,科學界普遍認為這類DNA大部分是有害的,可能導致多種疾病,包括血友病、神經系統疾病和癌癥等。但現在團隊觀察到,在人類早期胚胎階段,有大量LINE-1的RNA信息分子存在。RNA是從活躍基因區域轉錄而來的信息載體,這意味著在這個重要的發育時期,LINE-1是活躍的。
當團隊嘗試抑制人類胚胎干細胞(ESC)中的LINE-1表達時,這些細胞竟開始表現出倒退現象,回到了只有8個細胞組成的更早階段。進一步實驗顯示,LINE-1的RNA分子在細胞核內部形成了支架結構,幫助將攜帶關鍵基因的19號染色體定位到細胞核內,從而促進胚胎向后續階段發展。
最令人驚訝的是,LINE-1在此過程中發揮了積極的作用,促進了胚胎的正確發育。這一發現強調了LINE-1在人類生命初期成長中的重要作用。
【總編輯圈點】
這項基礎性科學發現不僅對生育治療領域意義重大,還為利用干細胞進行再生醫學研究提供了新的視角。
人們一直以為,轉座子是為了自我復制而“劫持”了細胞,有擾亂基因組成結構的可能性。所以,它雖然被當成了“工具”,卻并沒有被“正名”。此次的新發現扭轉了這一看法。其實,像這樣的研究也意味著進化學領域還有許多未知等待我們去探索,不僅是關于人類的發育,還包括這些基因組元素的真正作用——隨著真相的揭示,它們的影響將更加深遠。
(原標題《“自私DNA”并不那么自私 轉座子在人類早期發育中發揮關鍵作用》)
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