Cell:轉座子「跳躍」過程調控機制

2021-01-18 生物谷

2013年11月23日訊 /生物谷BIOON/--"跳躍基因"的正式名稱應該為轉座子或轉座元件，是一段能夠插入到基因組新位置的DNA片段。人類基因組包含了大量古老的跳躍基因的垃圾片段，由於細胞要抑制跳躍基因的胡作非為，細胞進化出了針對轉座子的調控機制。近期發表在Cell雜誌上的文章揭示了調控跳躍基因的新機制。

大多數跳躍基因都會產生突變並不再"跳躍"，但是有一個基因例外--L1基因。該基因成功的複製自己，佔據了人類DNA的20%。儘管很多拷貝發生突變，還是有很多拷貝處於活躍狀態，這引起了遺傳學家的興趣。

Lixin Dai博士稱人類細胞進化出限制跳躍基因活性的機制，因為它們越活躍就越容易破壞重要的基因，造成嚴重影響。Dai博士領導研究團隊研究了L1的調控機制，發現兩種類型的L1蛋白與RNA形成核糖核蛋白複合物，L1就是依靠該複合物進行"跳躍"。

為了進一步研究跳躍基因的調控機制，科學家分析了與該核糖核蛋白相互作用的蛋白，發現有37個蛋白與核糖核蛋白相互作用，於是科學家選擇了兩個蛋白進行進一步的研究。一個是UPF1，與質量控制有關，該蛋白監控RNA，會銷毀發生錯誤的RNA。Dai博士稱，當抑制UPF1功能的時候細胞會產生更多的L1的RNA和蛋白質。

另一個蛋白是PCNA，該蛋白幫助DNA複製。科學家發現PCNA能夠與核糖核蛋白複合物中L1蛋白的一段重要序列結合，當科學家改變該結合序列後，L1不再"跳躍"。 Dai博士稱，UPF1的作用是抑制L1活性，而PCNA看起來更像是協助L1進行跳躍。

Dai博士稱我們的研究揭示了跳躍基因和細胞之間的博弈，表明細胞如何抑制跳躍基因的活性。我們將繼續研究跳躍基因和細胞之間的"軍備競賽"。（生物谷Bioon.com）

doi: 10.1016/j.cell.2013.10.021

Affinity Proteomics Reveals Human Host Factors Implicated in Discrete Stages of LINE-1 Retrotransposition

Martin S. Taylor, John LaCava, Paolo Mita, Kelly R. Molloy, Cheng Ran Lisa Huang, Donghui Li, Emily M. Adney, Hua Jiang, Kathleen H. Burns, Brian T. Chait, Michael P. Rout, Jef D. Boeke, Lixin Dai.

LINE-1s are active human DNA parasites that are agents of genome dynamics in evolution and disease. These streamlined elements require host factors to complete their life cycles, whereas hosts have developed mechanisms to combat retrotransposition’s mutagenic effects. As such, endogenous L1 expression levels are extremely low, creating a roadblock for detailed interactomic analyses. Here, we describe a system to express and purify highly active L1 RNP complexes from human suspension cell culture and characterize the copurified proteome, identifying 37 high-confidence candidate interactors. These data sets include known interactors PABPC1 and MOV10 and, with in-cell imaging studies, suggest existence of at least three types of compositionally and functionally distinct L1 RNPs. Among the findings, UPF1, a key nonsense-mediated decay factor, and PCNA, the polymerase-delta-associated sliding DNA clamp, were identified and validated. PCNA interacts with ORF2p via a PIP box motif; mechanistic studies suggest that this occurs during or immediately after target-primed reverse transcription.

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