转座元件是可移动的遗传元件，可以在基因组内重新定位并破坏基因的正常功能，但同时也是进化多样性的来源。马克斯·普朗克分子遗传学研究所的图格·阿克塔斯实验室发现了一种新的途径，可以在体细胞中的转座子转录后对其活性进行控制。

他们的研究结果现已发表在《自然》杂志上。这项工作是与美国耶鲁干细胞中心的ZacharyD.Smith实验室和德国石勒苏益格-荷尔斯泰因大学诊所的Franz-JosefMüller实验室合作完成的。

在进化过程中，许多生物体的基因组已经变得混乱，充满了进化中的古老遗传残余物或数百万年前插入其遗传密码的逆转录病毒的一部分。近一半的人类基因组由这些转座元件或转座子组成。

我们的基因组并没有停止进化。它更像是一个正在进行的文档，而不是静态代码，它不断改变其结构，有时甚至改变其内容。转座元件可以在基因之间和基因内“跳跃”，通常是通过编码促进其运动的蛋白质和劫持细胞的转录机制。

这显然会通过引入突变而构成威胁，但它也是基因潜在有益变异的来源，为进化和适应环境变化提供了潜力。

脆弱的平衡

因为转座子既是祸也是福，生物体和转座因子维持着脆弱的平衡以维持它们的持续共存。在种系中，突变可以传递给后代，众所周知，系统可以使转座子保持转录沉默并防止其过度活动。

“在体细胞中，转座子的研究还不够充分，因为它们不能遗传，而且它们的移动性受到更多限制，”小组负责人图格塞·阿克塔斯(TugceAktas)说。“然而，事实上，它们的活动能力较差，而且将它们的活动与疾病联系起来的研究表明，必须有机制来控制它们。

“在我们的研究中，我们现在发现了一条进化上保守的途径，它利用RNA加工机制来限制转座元件的负面影响。”

新的防御层

在转录的mRNA可用于制造蛋白质之前，必须在称为剪接的过程中清除过早mRNA的内含子。与外显子不同，这些元件不编码氨基酸。转座子与内含子有着共同的进化历史，大约65%的人类转座子是内含子。然而，当它们意外地进入基因内时，它们可以改变基因表达和RNA加工，变得“外显”，从而成为成熟mRNA链的一部分。

科学家们将研究重点放在人类基因组中常见的转座元件L1上，并测试了它与一组已知在剪接中发挥重要作用的蛋白质的相互作用。他们发现三种所谓的支架附着因子B(SAFB)蛋白与这些转座子中的特定序列结合。

“当我们去除蛋白质时，这些结合部分被剪接并成为成熟mRNA分子的一部分，”该研究的第一作者之一、博士后研究员PetarGlazar解释道。因此，SAFB蛋白通过将L1元件的RNA产物隔离在细胞核中并随后在细胞核中被降解，有效地阻止了L1元件的移动。

“大多数已知的机制都集中在转座子的转录沉默上，”该研究的共同第一作者、博士后研究员IbrahimAvsarIlik说。“我们的工作揭示了转录后水平上转座子调控的新水平。这是一个惊人的发现，因为它展示了如何重新利用现有的细胞途径来对抗转座子，说明了转座子和我们的基因组之间的进化军备竞赛。”

潜在的生理相关性

科学家的数据表明，这个过程是保守的，并且相同的蛋白质家族在小鼠、果蝇和人类中执行相似的任务。该实验室现在的目标是进一步表征SAFB蛋白，其RNA结合能力在很大程度上被忽视。

在生理水平上，体细胞中的转座子活性与组织和神经元形成以及疾病等过程有关。SAFB蛋白也是核应激体的重要组成部分，核应激体是在应激下形成的神秘细胞结构。

Aktas总结道：“我们现在的目标是与其他专家建立合作，以了解SAFB蛋白的生化和结构特性及其在组织(尤其是大脑)中的生理相关性。”

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