“跳跃基因”发现劫持细胞分裂以重写人DNA

line-1是一种构成基因组20%的“跳跃基因”,使用蛋白-RNA簇在细胞分裂过程中侵入DNA,从而对基因组进化和疾病提供了见解。病毒是劫持其感染细胞的大师。为了制作更多的副本,他们接管了宿主的遗传机制。这样,他们通常会留下小小的[...]

来源:SciTechDaily
最近的一项研究揭示了一种名为 LINE-1 的病毒样遗传元件如何利用细胞分裂过程中核膜破裂的时刻来复制自身。图片来源:Shutterstock

LINE-1 是一种“跳跃基因”,占基因组的 20%,它在细胞分裂过程中利用蛋白质-RNA 簇侵入 DNA,为基因组进化和疾病提供见解。

DNA

病毒是劫持其感染细胞的高手。为了复制更多的自身,它们接管了宿主的遗传机制。在这样做的过程中,它们常常会在我们的 DNA 中留下微小的痕迹。这些痕迹被称为转座因子,是遗传物质的微小片段,其作用很像病毒。它们的结构更加简单,但也依赖细胞自身的工具进行繁殖。

随着时间的推移,我们的身体已经学会了让大部分外来序列保持沉默。但并非所有这些都是不活跃的。其中一些仍然焦躁不安,赢得了“跳跃基因”的绰号,因为它们仍然可以在基因组中移动。其中,有一位尤为突出。它被称为 LINE-1,是长散布核元素 1 的缩写,它是唯一一个仍然能够完全自行复制和粘贴的元素。

LINE-1 的工作方式非常巧妙。它首先使用RNA(DNA的化学近亲)创建自身的副本。然后,该 RNA 被转换回 DNA 并插入到基因组中的新位点。这种复制粘贴过程类似于逆转录病毒 HIV 的运作方式,这就是 LINE-1 被称为逆转录转座子的原因。

RNA

通过这种方式,逆转录转座子每次移动时都会向人类基因组添加代码,这解释了为什么 500,000 个 LINE-1 重复现在代表了人类基因组的“惊人”20%。这些重复序列推动了基因组进化,但当 LINE-1 随机跳入必需基因时,也可能导致神经系统疾病、癌症和衰老,或像病毒一样触发免疫反应以引起炎症。

病毒

LINE-1 如何进入细胞核

科学进步

对未来研究和治疗的影响

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