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超过一半的人类基因组由数千个古老病毒DNA的残余组成，这些被称为转座因子，在生命之树中广泛存在。曾经被认为是基因组的“阴暗面”的亥姆霍兹慕尼黑和Ludwig-Maximilians-Universität（LMU）的研究人员现在揭示了它们在早期胚胎发育中的关键作用。
超过一半的人类基因组由数千个古老病毒DNA的残余组成，这些被称为转座因子，在生命之树中广泛存在。曾经被认为是基因组的“阴暗面”的亥姆霍兹慕尼黑和Ludwig-Maximilians-Universität （LMU）的研究人员现在揭示了它们在早期胚胎发育中的关键作用。
关于古代病毒DNA作用的未解之谜
转座因子，古代病毒DNA的残余物，在受精后的最初几小时和几天内被重新激活。在这一动态的早期发育时期，胚胎细胞表现出了显著的可塑性，但调控这种可塑性的分子机制和因素尚不清楚。对小鼠等模型的研究表明，转座因子在细胞可塑性中起着至关重要的作用，但仍不确定这是否是所有哺乳动物物种的普遍特征。这些病毒残留物的不同进化起源进一步提出了它们在哺乳动物基因组中的保存问题。了解转座因子激活的调控机制对于推进生殖医学和揭示基因组调控的基本原理至关重要。
被认为已经灭绝的病毒元素在哺乳动物胚胎中重新表达
由Helmholtz Munich和LMU的Maria-Elena Torres-Padilla教授领导的一组研究人员开始通过开发一种研究其转录的新方法来探索这些古老的DNA序列。他们通过比较几种哺乳动物物种的胚胎，包括老鼠、牛、猪、兔和非人类灵长类动物恒河猴，创造了一个单胚胎图谱。他们的发现令人惊讶：研究人员发现，以前被认为已经灭绝的非常古老的病毒元素在哺乳动物胚胎中重新表达。他们还发现，所研究的每个物种都表达了不同类型的这些元素。
基因操作和细胞可塑性研究的新途径
这些观察结果表明，转座因子的激活在物种间是保守的，识别特定的因子为同时操纵细胞中的数千个基因提供了令人兴奋的机会。“这种方法提供了一种影响细胞命运的新方法，例如指导干细胞分化，这通常需要同时操纵数百个基因，”共同第一作者Marlies Oomen博士说。“我们的工作强调了理解转座因子背后的调控原则的重要性。”
Torres-Padilla教授进一步解释说：“我们的研究发现，转座因子激活是几种哺乳动物早期胚胎的一个显著特征。这一发现意义重大，因为这些早期细胞可以分化成所有的身体细胞类型。通过了解这些细胞如何调节古老的病毒元素，我们对细胞可塑性的机制有了重要的了解。这项研究为未来对特定调控元件的研究奠定了基础，对健康、疾病以及操纵这些元件如何影响细胞过程具有广泛意义。”
多个哺乳动物物种早期发育的前所未有的数据集
除了开发一种新的方法，为研究单细胞和胚胎的研究人员开辟了新的途径外，这项研究还产生了一个前所未有的数据集。早期胚胎发育是一个高度动态的过程，科学家对此非常感兴趣，但大多数研究往往集中在单一物种上，通常是老鼠或人类。然而，这项研究采用了一种进化的方法，通过比较多种哺乳动物物种，从而确定了哺乳动物共有的关键调控途径。从这项研究中获得的生物学见解，结合丰富的数据集，将成为发育和生殖生物学研究人员的宝贵资源。
An atlas of transcription initiation reveals regulatory principles of early mammalian development.
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