DNA的寄生虫
现在,科学家报告说,没有尾巴部分,这种DNA寄生虫不能有效地在基因组中跳跃。这一发现可能有助于开发出一些策略,来抑制这种名为LINE-1 的逆转录转座子。
这项研究发表在《Molecular Cell》,并回答了有关“跳跃的基因”(即LINE-1)是如何移动到新的DNA相关位置的关键性问题。
这种基因组中的寄生虫并不是外来的“野兽”,而是一段DNA序列,它携带一段“流氓”的遗传物质和两种蛋白质编码序列,这些材料可以帮助它跳出自己现在在基因组中的位置。在基因组中“跳跃”,允许这个DNA片段插入基因组中的某些区域,从而可能引起相关基因的功能丢失。
这种跳跃的LINE-1逆转录转座子,以及其他一些转座子,是每250个致病突变中的1种的诱因。他们被认为导致了许多疾病,包括血友病,杜氏肌营养不良症和癌症。这种转座元件的复制会扰乱我们的基因组,但大多数这样的元件复制插入一定地方之后就失去了“跳跃”能力。
由于这些原因,科学家希望了解为何大多数转座元件跳跃一次后就不能再移动了。也许有一天,关于这些问题的解答可以帮助对抗这些跳跃效应,或防止转座元件的第一次跳动。
现在,科学家们提出了一个机制来解释为什么组成我们基因组的三分之一序列已经发生了转移。通过了解LINE-1如何跳转,我们就可以理解这个问题,并有助于我们将来治愈一些疾病。
像柴郡猫的长尾巴?
首先是LINE-1元件负责跳动的基因产生一段自己的RNA,这段RNA会指导细胞来产生LINE-1上面的携带的两段基因对应的蛋白质。新和成的两种蛋白一起帮助LINE-1跳跃到基因组中的新地方。
逆转录LINE-1 得到的RNA都有一条长长的尾巴,这个尾巴实际上是多聚腺苷酸,被称为“多聚A尾巴”,它长期被怀疑对LINE-1跳跃起到重要作用。但是无法通过去除RNA尾部来判断其作用,因为多聚A尾巴可以帮助RNA定位到细胞质的相关地方,并完成蛋白质的合成。
这就像爱丽丝梦游仙境柴郡猫,如果尾巴消失了,“猫”的其余部分也将消失。
法国和美国宾夕法尼亚大学联合课题组,试图找到一个方法删掉多聚A尾巴来判断其作用。他们成功地使一个LINE-1的RNA失去多聚A尾巴,但是他们用了一种替代的尾巴使得LINE-1的RNA可以到达蛋白质合成的场所。替代尾部允许科学家们看到LINE-1 RNA到蛋白质制造现场发生的故事。
有趣的是,没有多聚A尾巴,几乎没有跳跃事件的发生。因为无尾LINE-1的RNA不能与被叫ORF2p蛋白相互作用。ORF2p实际上是LINE-1的RNA告诉细胞应该合成的两种蛋白质的中的一种。正常情况下,一旦ORF2p可以结合到LINE-1的RNA的多聚A尾巴,它能推动LINE-1跳跃事件的发生。这个替代的尾巴却并不能让LINE-1完成跳跃。
寄生虫的寄生虫?
LINE-1还有一个竞争者,称为Alu。而当LINE-1 RNA缺乏尾巴不能跳跃时,Alu的RNA却能够完成跳跃。
Alu在尾巴上也有一段多聚A序列,这已被证明对其跳跃能力至关重要。但Alu RNA不能制造蛋白质ORF2p。这表明,这两个转座元件竞争性结合到ORF2p蛋白质。也就是说,铝是一种寄生虫(LINE-1)的寄生虫。
科学家们还在继续他们关于多聚A尾巴如何影响转座元件跳跃的研究。他们正在研究Alu与ORF2p的相互作用方式,以及使用替代的多聚A尾巴怎样有助于他们的研究。他们还感兴趣的是,宿主细胞如何抵制转座元件的跳跃事件来保护自己的基因组DNA。
我们基因组中存在太多的LINE-1元件,其中很多都是无法移动的,只有以小部分可以跳动。如果可以从RNA的层次知道哪些RNA可以移动,则对于了解哪些LINE-1可以移动并抑制这样的移动有着重要意义。