转座因子揭示干细胞特异性的长链非编码RNA

在对人基因组测序十多年来,如今比较清楚的是,人基因组大多数并不像人们之前所认为的那样是垃圾序列.事实上,大量数据已确定这些非编码区域提供着从疾病性状位点到重要的调节性信号以及最终到新类型的基于RNA的基因在内的任何事情.
　　然而,在70多年前,人们首次声称所有这些垃圾序列并不都是垃圾.Barbara McClintock已发现所有这些被称作跳跃基因(也称为转座因子)的垃圾DNA的首个功能.这些跳跃基因只发挥着一种作用：进行自我复制并且在随机地再次插入到基因组中,或者它们确实如此吗？巧合的是,与此同时另外两名科学家们Roy Britten和Eric Davidson提出跳跃基因可能参与调节细胞特异性.确实,在一项新的研究中,来自美国哈佛大学和布罗德研究所(Broad Institute)的John Rinn和David Kelley提供全基因组证据证实跳跃基因可能决定着干细胞中基因何时开启或关闭.相关研究结果于2012年11月26日发表在Genome Biology期刊上,论文标题为"Transposable elements reveal a stem cell specific class of long noncoding RNAs".


论文通信作者John Rinn说,"我们着手研究跳跃基因如何进入基因组从而潜在地在DNA垃圾区域产生新的基因.越来越清楚的是,存在着上千种可能以一种新方式预示着人类健康和疾病的长链基因间非编码RNA(long intergenic noncoding RNA, lincRNA)基因.然而,这些基因如何在这些垃圾区域中进化而来仍然是个急待解决的问题.一种新的线索出现于将近占人类基因组50%的跳跃基因."
　　Rinn说,"我喜欢把它当作是lincRNA的起源.只需简单地回顾一下McClintock、Britten和Davidson在二十世纪五十年代和六十年代的研究就可意识到转座因子是第一个值得考虑的好地方.因为转座因子随机地跳入人类基因组中的新位点从而带来好的或坏的结果,所以人类基因组持续不断地与它们进行战斗."在这项研究中,研究人员发现一类被称作内源性逆转录病毒(endogenous retrovirus, ERV)的跳跃基因情有独钟地着陆在lincRNA上.这项研究发现ERV不仅在lincRNA中富集,而且也经常位于lincRNA基因的起始处从而促进转录.可能更加令人关注的是,相对于几十种其他接受测试的组织和细胞而言,含有一个被称作HERVH的ERV家族的lincRNA与干细胞中的基因表达相关联.Rinn说,"这强烈地提示着ERV在基因组中的转座可能产生干细胞特异性的lincRNA.观察到HERVH停靠于几十种lincRNA的起始处未免让人感到吃惊,而且这似乎表明干细胞特异性的表达模式简直令人大吃一惊."
　　这些结果也提出令人棘手的问题：起源自病毒的转座因子为何调节哺乳动物中的干细胞特异性表达？Rinn推测"转座因子可能并不限于产生新的lincRNA基因,可能也促进RNA编码基因的进化.含有转座因子的基因组可能促进新的lincRNA基因产生."
　　清楚的是,转座因子可能控制组织特异性的lincRNA基因表达,从而影响着具有重要调节作用的lincRNA的功能和进化.根据这些研究结果,确定跳跃基因可能影响lincRNA进化的其他方式将是有趣的.Kelley注意到,"这项研究只是简单探讨一下转座因子在影响lincRNA功能中可能发挥的作用."