PNAS：揭秘罕见“跳跃基因”
生物通,2013-01-12
许多组成我们基因组的DNA都能够追溯到转座元件/跳跃基因，在哺乳动物体内闲置着大量的这种元件。Johns Hopkins大学的研究人员在蝙蝠体内发现了一种新跳跃基因，是首个在哺乳动物中依然具有活性的剪切-粘贴式跳跃基因。这一发现发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志的网站上，不仅为人们提供了研究进化的新方法，也将有助于开发基因治疗的新工具。“从细菌到人类，实际上自然界中的转座元件几乎无处不在，” Johns Hopkins大学医学院分子生物学和遗传学系的Nancy Craig教授说。“它们常常被看作是寄生虫，不需要为宿主贡献什么就可以复制自身并一代一代地传承下去。不过，其实它们也具有很重要的作用，可以通过给基因组增加可变性来促进生物适应环境和进化。”
跳跃基因能够在基因组各处移动，有时甚至会插入到其他基因中。有些跳跃基因复制自身并将拷贝插入基因组新位点，HIV等逆转录病毒就由这类跳跃基因组成，能够劫持宿主细胞以产生更多病毒颗粒。另一类跳跃基因被称为剪切-粘贴型，它们不进行拷贝，而是将自己从基因组中剪切出来再跳跃到另一位置。Craig解释道，在哺乳动物基因组中，大多数跳跃基因都是复制-粘贴型，而且大多都已经无法再移动成为了“化石”。尽管目前人们已在哺乳动物中发现了一些残存的剪切-粘贴型跳跃基因，但它们全都是不活跃的。
研究人员是在研究piggyBac基因时得到这一发现的，piggyBac来自昆虫是一种活跃的剪切-粘贴型跳跃基因。这一基因能够通过一种病毒从一个宿主转移到另一个宿主。研究人员在包括蝙蝠在内的许多物种中寻找类似piggyBac的DNA序列，他们发现蝙蝠基因组存在一种类似piggyBac的序列，而且并未积累太多突变而失活。研究显示，蝙蝠基因组中到处分布着几乎相同的该序列拷贝，意味着这一序列最近还在跳跃，Craig将其命名为piggyBat。研究人员发现，piggyBat可以在蝙蝠细胞、其他哺乳动物细胞和酵母中移动，说明它的确是仍然活跃着的DNA元件。
许多生物都进化出能减少跳跃基因移动的系统，Craig介绍道。这样的系统是免疫的一部分，保护哺乳动物抵御逆转录病毒，并规避跳跃基因干扰重要基因带来的风险。
随着时间推移，这样的保护性系统使绝大多数哺乳动物体内的跳跃基因失活。而这项研究中蝙蝠的跳跃基因是一个例外，鉴于蝙蝠特别容易受到病毒感染，研究人员认为抵御危险遗传元件的系统在蝙蝠体内还未发展完全。他们指出piggyBat有助于研究哺乳动物体内活跃性跳跃基因的调控机制。
这项研究不仅发现了新型的跳跃基因，也帮助人们进一步了解了相应的保护性系统。研究人员希望能够最终利用跳跃基因运送能够治疗疾病的基因，实现更有靶向性、更安全有效的基因治疗。
（生物通编辑：叶予）
