PNAS:新發現!關閉基因組中「垃圾DNA「的表達或能促進游離幹細胞...

2020-12-22 生物谷

2020年7月16日 訊 /生物谷BIOON/ --對機體中的每個細胞來說都有一個時刻，其都必須決定自己餘生要做的事情；近日，一項刊登在國際雜誌PNAS上的研究報告中，來自美國國家神經性疾病和卒中研究所等機構的科學家們通過研究首次發現，曾經被認為是「垃圾DNA」的古老病毒基因或許在這一過程中扮演著關鍵角色，這項研究中，研究人員描述了一系列臨床前實驗，其揭示了一些嵌入到12號和19號染色體中的人類內源性逆轉錄病毒（HERV-K）基因是如何幫助控制人類幹細胞分化或成熟為在神經系統中連接的數以萬億計的神經元細胞的。

圖片來源：Nath lab, NIH/NINDS

在進化過程中，人類基因組會吸收成千上萬個人類內源性逆轉錄病毒基因，所造成的結果就是，人類染色體上大約8%的DNA中包含有這些基因的殘留物，儘管這些基因一度被認為是不活躍（垃圾DNA）的，但最近研究結果表明，這些基因或許參與到了人類胚胎的發育、某些腫瘤的生長和多發性硬化症發病期間的神經損傷過程中。此前研究者通過研究發現，肌萎縮側索硬化症（ALS）或許與HERV-K基因的激活有關，而本文研究中，研究者則表示，該基因的失活或會促進游離的幹細胞轉化為神經元細胞。

研究者對採集自NIH臨床中心健康志願者體內的血細胞進行實驗，通過對這些細胞進行遺傳修飾來使其轉化為誘導多能幹細胞（能轉化為機體中任何類型的細胞），讓研究者意想不到的是，他們發現，這些幹細胞表面排列著高水平的HERV-K，而病毒常常會利用一種名為亞型HML-2的包膜蛋白來吸附並感染宿主細胞，在經過兩輪「雞尾酒」混合製劑治療後，這些蛋白質就會逐漸消失。第一輪治療會推動細胞進入中間狀態-神經幹細胞狀態，隨後第二輪治療就會推動細胞轉化稱為神經元細胞。

隨後研究人員通過關閉幹細胞中的HERV-K、HML-2基因或利用抵禦HML-2蛋白的抗體來治療細胞加快游離幹細胞轉化為神經元細胞的過程。相比之下，通過人為給予細胞過載安裝HML-2基因就能減緩神經分化，最終研究者發現，幹細胞表面的HML-2與另外一種名為CD98HC的免疫細胞蛋白之間的相互作用或能通過誘發一種控制細胞生長和腫瘤的內在化學反應來抑制細胞的分化，下一步，研究人員還將繼續深入研究來揭示HERV-K基因如何塑造神經系統中的布線。（生物谷Bioon.com）

原始出處：

Wang, T. et al., Regulation of stem cell function and neuronal differentiation by HERV-K via mTOR pathway, PNAS (2020). DOI:10.1073/pnas.2002427117

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