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凯时网投最高占成:病毒在哺乳动物的繁殖和生存能力中起关键的进化作用

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随着世界争相控制日益增长的COVID-19大流行,《自然结构与分子生物学》的新研究表明,病毒在哺乳动物的繁殖和生存能力中也起着关键的进化作用。

辛辛那提儿童围产期研究所和日本麻布大学的科学家通过研究实验室小鼠和人类生殖细胞获得了它们的数据。

在同一期刊上发表的两篇独立论文中,他们揭示了种系转录组的两个截然不同的基本过程。他们还表明,哺乳动物生殖系中的内源性逆转录病毒可对物种特异性转录组进行微调。

生殖系转录组包括种系细胞中的所有信使RNA,其中包含作为物种遗传时传给后代的遗传基因材料的男性或女性一半染色体。这意味着种系转录组定义了精子和卵子的独特特征,为下一代生命做好准备。

辛辛那提儿童研究中心的两篇论文的主要研究者和生殖科学部的科学家中本聪(Satoshi Namekawa)博士说,尽管这些研究是分开的,但它们是相辅相成的。

“ Maezawa和Sakashita 等人的一篇论文探讨了超级增强子,它们是基因组中强大且进化保守的基因调控元件。随着精子的形成,它们促进了严格控制的必需种系基因的爆发,” Satoshi Namekawa博士首席研究员

“第二项研究,Sakashita 等人,涉及内源性逆转录病毒,其作为另一类增强子-基因组中的基因调节元件-来驱动新进化的基因的表达。这有助于微调哺乳动物(如人类,小鼠)中特定于物种的转录组。 , 等等。

临床相关性

研究作者说,这些研究加在一起对临床实践具有重大的潜在影响,其中包括发育生物学家,生物信息学家和免疫生物学家的多学科组合。男性精子形成过程中基因表达的失调与男性不育和先天缺陷密切相关。

研究人员报告说,病毒,特别是哺乳动物生物学内在的内源性逆转录病毒(ERV),可以极大地影响基因表达。ERVs是逆转录病毒的分子残留物,会感染人体并随着时间的流逝而整合到基因组中。

从我们的研究中学到的是,一般而言,病毒在驱动进化中起主要作用。从长远来看,病毒会对我们的基因组和形状进化产生积极影响。”

Maezawa和Sakashita 等人的这项研究将小鼠模型和人类种系细胞的生物学测试与计算生物学相结合,包括对种系细胞中基因调控元件的全基因组分析。

这些测试表明,超级增强子的全基因组重组会在生殖细胞进入减数分裂后产生种系基因表达的爆发,减数分裂是一种特殊形式的细胞分裂,产生生殖细胞的单倍体基因组。

该研究进一步证明了在生殖细胞中发生超增强子转换的分子过程。超级增强子受两个充当基因爆发控制开关的分子调节-转录因子A-MYB和SCML2,这是精子形成过程中的关键沉默蛋白。

TEs和跳跃基因

内源性逆转录病毒是一组转座因子(TEs),一种可移动的遗传元件,约占给定哺乳动物基因组的40%至50%。TEs也被称为“跳跃基因”,长期以来一直被认为是遗传威胁,因为例如,如果该过程破坏了蛋白质编码基因,那么转座可能是有害的。

基于1950年代的研究结果,TEs可以充当遗传调控元件,Namekawa及其合作者(Sakashita 等人)得出的数据表明,ERV驱动的机制有助于微调物种特异性的转录组。

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