发表在《自然》杂志上的一项多学科研究Nature阐明了负责编写我们大部分“黑暗基因组”的机器的结构-98我们的DNA中具有很大程度上未知的生物功能的百分比。这些结果可能会刺激针对自身免疫性疾病、癌症和神经退行性疾病的全新治疗方法。

来自罗格斯大学和包括学术界和工业界在内的十几家其他机构的科学家组成的国际团队发表了首个名为LINE-1的类病毒元件的高分辨率图像和结构细节。他们将其描述为“一种古老的遗传寄生虫”。这是人类DNA中最常见的部分之一。该研究由哈佛医学院的马丁·泰勒和生物技术公司ROMETherapeutics的研究人员领导。

诸如LINE-1之类的逆转录元件可以充当“跳跃基因”。并通过复制粘贴机制写入了我们黑暗基因组的很大一部分基因组。我们基因组中的50万个LINE-1元件中的绝大多数都已损坏，只有大约100个LINE-1元件有可能在我们身体的细胞中发挥活性。

通常在健康细胞中处于休眠状态健康细胞，在疾病中，LINE-1可以释放并产生蛋白质，包括一种称为LINE-1ORF2的蛋白质蛋白质(L1ORF2p)试图将新的引起突变的LINE-1副本添加回我们的DNA中。LINE-1元件活性增加似乎是自身免疫、癌症和其他疾病的常见驱动因素。

研究人员表示，对LINE-1以及LINE-1RNA和L1ORF2p的详细了解可能有助于发现或创造与这些分子中的一种或多种结合并阻止它们损害身体的药物。它还可能导致关于人类和其他生物的基本发现。

LINE-1ORF2p充当逆转录酶。该论文的八位共同通讯作者之一艾迪·阿诺德教授和合著者弗朗西斯科·泽维尔·鲁伊斯副研究教授都来自罗格斯大学先进生物技术和医学中心(CABM)是逆转录酶结构方面的专家。

“分子生物学的中心法则认为遗传信息总是从DNA流向RNA再流向蛋白质，”鲁伊斯说。“直到20世纪70年代，逆转录酶才被发现——像L1ORF2p这样的蛋白质，可以将RNA转化为额外的DNA，然后插入到基因组中——它们是HIV等逆转录病毒的核心。”

Ruiz补充道，“事实证明，Arnold实验室的HIV逆转录酶结构是设计抗击这种致命病毒的新药物的关键转折点致命病毒，现在了解L1ORF2p逆转录酶及其在细胞中的工作原理可能成为对抗癌症、自身免疫性疾病，或老化。”

LINE-1是人类DNA中最常见的元件之一。一个典型的人的基因组含有超过50万个病毒样DNA拷贝。因此它是“黑暗基因组”的主要部分。人们对遗传物质知之甚少，无法为人体使用的任何蛋白质提供蓝图。

Arnold持有ROMETherapeutics的股权并收取咨询费，在过去四年中帮助指导了结构确定工作，他和Ruiz为该研究的设计和L1ORF2p相关结果的解释做出了贡献。39;的结构、功能和演变。

阿诺德的实验室已经研究逆转录酶(一种产生DNA并试图将其插入宿主基因组的蛋白质)已有超过35年的时间。他的实验室关于HIV逆转录酶结构和功能的发现指导了治疗HIV感染的新型药物的发现。Arnold表示，他还相信L1ORF2p结构的图谱可能对生物学和医学至关重要。

“正如论文所解释的，这些分析揭示了分子机器的复杂运作方式，该机器已经编写了近一半的人类基因组，”阿诺德说，他同时也是CABM和化学生物学系的理事会教授和杰出教授。

“健康的身体有抑制这些机制的机制，但在癌症等疾病状态下，这些系统无法正常工作。通过这个令人惊叹的团队努力，我们现在详细了解了LINE-1ORF2p的工作原理、哪些现有药物有效、无效以及原因。我们在了解这些元素的进化以及它们与病毒的关系方面也取得了重大进展。所有这一切之所以成为可能，是因为高度协作的多学科团队。”

泰勒说：“我们能够取得这些进步的一个关键原因是我们拥有一支非常有才华的团队，他们对移动元件和病毒的结构生物学和生物化学有深入的了解。我们建立在阿诺德实验室及其同事几十年的逆转录酶研究奠定的基础上。”

鲁伊斯说，这些分子“对我们的影响远远超出了疾病的范围”。例如，研究人员发现，插入这些“垃圾”会导致数据丢失。原始人类尾巴编码基因中间的DNA可以解释为什么我们不再有尾巴。”阿诺德补充道，“事实上，黑暗基因组的生物学功能在很大程度上仍然未知，但显然，那里的活动可以塑造我们是谁。”

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