Nature Genetics刷新舊觀念：重複序列在胚胎髮育起重要作用

反轉錄轉座子是構成幾乎一半哺乳動物基因組的重複單元。儘管它們很常見，但它們以前被認為是相當微不足道的。德國亥姆霍茲慕尼黑中心Helmholtz Zentrum München科學家和法國、美國的研究人員合作8月28日在Nature Genetics在線發表文章表明，反轉錄轉座子在胚胎髮育中發揮著重要的作用。

研究人員研究了所謂LINE1（L1）的重複單元。L1是在哺乳動物中最豐富的反轉錄轉座子家族。負責這項研究的亥姆霍茲慕尼黑中心表觀遺傳學研究所幹細胞主任Maria Elena Torres-Padilla博士說：「我們已經知道L1重複單元在胚胎早期發育過程中被高度表達，所以我們想知道這種轉錄在早期胚胎髮生的過程中是否重要。」

研究人員在實驗模型中觀察到L1的表達，在胚胎只有2個細胞時觀察到峰值，然後隨著胚胎附著於母體子宮表達減少。這些階段是成功妊娠的關鍵。為了了解L1元件的重要性，他們使用人工設計的轉錄因子（如TALE, transcription activator-like effector）來阻止或促進胚胎中L1的表達。

TALE來促進胚胎中L1的表達

TALE來阻止胚胎中L1的表達

該文章的第一作者Joanna Jachowicz博士解釋：「我們發現，過多或過少的L1表達導致發展停滯。這意味著，反轉錄轉座子表達的精確時間和水平對於胚胎髮育是關鍵的。」

出乎意料的是，科學家們發現，這個調控背後的機制是獨立於轉錄編碼和反轉錄轉座的，就是這些元件能「跳」到基因組其它部分的能力。研究人員轉而關注染色質發現：L1的表達使染色質更加開放，而阻止L1的表達使染色質更加緊密。

Torres-Padill博士說：「這些結果確定了轉座子在早期發育時塑造染色質「景觀」中必要的新角色。以前認為反轉錄轉座子的激活是受精後染色質重塑發生時一個的簡單副作用，這個過程被稱為表觀遺傳重組。我們的研究表明，L1元件在調節染色質可接近性（accessibility）方面有特殊的作用，而這又是正確的發育程序中所必需的。這項研究對於在生命的最初階段為大量哺乳動物基因組分配一個角色具有重要意義。」

在將來，科學家還會探索這個過程並進一步探討其它的轉座因子是否具有相似的功能。Torres-Padill博士補充道：「我們研究的總體目標是理解胚胎早期發生的過程。這是一個非常迷人的發育階段，因為身體的所有細胞類型都是由受精後的單個細胞產生的。」這在再生醫學領域尤其重要，其目的是在培養皿中創建不同的細胞類型和器官用於治療。

參考資料

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