别再叫它“垃圾”了??这个“跳跃”基因可能就是胚胎发育的关键

在你生命中的某个时刻，你还是个双细胞胚胎，正翻着跟头进行子宫“软着陆”。一项新的研究表明，能完成这个基础过程还要多亏了一种 DNA，而该 DNA 曾一度被诸多科学家当作“垃圾”。

康奈尔大学的 Cedric Feschotte 并未参与此项研究，但他表示：“这篇论文真是让人印象深刻”。

人体中成千上万的基因只占了其基因组的一小部分。在其中较为常见的是被称“跳跃基因”的DNA 序列??转座子。这是因为这种 DNA 序列可以将其自身的拷贝重新定位或导入基因组中的不同位置。我们大约有一半的 DNA 由转座子组成，研究人员一度认为它们是“寄生虫”基因组，虽然可以进行自我复制，但对“宿主”没有任何作用。

图丨双细胞阶段的胚胎需要一个不寻常的移动 DNA 序列来保持其发育

然而，现在，科学家们认为这些序列对生长发育至关重要。研究人员发现，大约 25% 可帮助开启或关闭基因的调控序列包含一些转座子，这意味着它们所提供的 DNA 已为我们所用。也就是说，通常情况下，转座子表现得像是个“不速之客”。例如，当一个转座子闯入基因组中的新位置时，它就像是找到了一个“宜居之所”，但是它也可能引起致癌的突变。

发育生物学家 Miguel Ramalho-Santos 及其同事想要确定在胚胎发育的过程中，转座子 LINE1（占人体 DNA 的 17%）是一无是处还是有所贡献。在复制过程中，LINE1 首先产生自己的 RNA 拷贝。随后，酶将该 RNA 转化回 DNA，插入基因组某处。“这种转座子令人迷惑不解"，Ramalho-Santos 说。因为这发生在胚胎发育的早期，这时候 DNA 的改变可能变为一场灾难。通常情况下，细胞会抑制转座子，但在胚胎早期，细胞则似乎放任其发展。“是细胞疯了吗？它们在玩火吗？还是有什么我们不知道的东西呢？”他问道。

图丨转座子（发光点）在这种双细胞小鼠胚胎中普遍存在

Ramalho-Santos 及其同事找到了一种缩短 LINE1 跳跃机制的方法，并将这个问题付诸试验。研究人员设计了阻断了其复制过程的小分子，将细胞中 LIN1 RNA 的量减少了 80%～90%。随后，科学家们测试了被束缚的 LINE1 在小鼠胚胎干细胞中的作用。虽然这些细胞分裂产生专门的体细胞，但它们仍需要产生更多的胚胎干细胞，以供继续发育。研究小组发现，去除 LINE1 的 RNA 显著降低了细胞的自身补充能力。