古老的病毒分子对人类的发展至关重要

遗传残留物从远古病毒感染已被用来在获得多能性起着至关重要的作用,发展状态,允许人类卵子受精成为体内所有的细胞。

他们已经确定了几个非编码RNA分子病毒起源的人类卵子受精获得所需的能力在早期发展成为所有身体的细胞和组织。阻碍生产的RNA分子停止发展,他们发现。

的发现之前,今年早些时候,斯坦福大学的一项研究显示,早期人类胚胎含有什么似乎是病毒颗粒因类似的留守遗传物质。

“我们开始积累的证据表明,这些病毒序列,最初可能威胁人类的生存,人要么被我们的基因组为他们自己的利益,”维塞巴斯蒂安说,博士,助理教授妇产科。“通过这种方式,他们甚至可能造成特有的特点和基本的细胞过程,甚至在人类。”

塞巴斯蒂安是一位联席研究和文章的第二作者。博士,博士后学者Jens Durruthy-Durruthy是另一个作者。其他高级作者论文的影像判断成功几率,博士,前斯坦福大学妇产科教授目前正在蒙大拿州立大学的教员。

塞巴斯蒂安和他的同事们有兴趣学习细胞变得具有多能性,或者能够成为人体任何组织。人类卵子成为多能受精后,为例。和其他科学家们已经学会了如何引导,充分开发人类细胞变得具有多能性,让他们已知的蛋白质存在于早期人类胚胎。但是这个变革过程的本质分子细节不是很清楚。

一个古老的感染

研究人员知道一种叫做long-intergenic非编码RNA分子,或lincRNAs,参与许多重要的生物过程,包括收购多能性。这些分子是由基因组DNA,但他们不继续制造蛋白质。相反,他们作为RNA分子影响其他基因的表达。

塞巴斯蒂安和Durruthy-Durruthy最近发展核糖核酸测序技术用于检查哪些lincRNAs高度表达在人类胚胎干细胞。以前,这种类型的分析是由于这一事实,就是许多分子包含高度相似,非常重复区域很难准确的序列。

他们发现了超过2000种未知RNA序列,并发现146年是专门表达在胚胎干细胞。他们回来参加23日最高表达序列,称为HPAT1-23,深造。13这些,他们发现,几乎完全是由遗传物质后留下一个很久以前由病毒感染称为HERV-H。

HERV-H是所谓的逆转录病毒。这些病毒传播他们的遗传物质插入受感染细胞的基因组。这样,病毒可以使用细胞的蛋白质合成器来生成病毒蛋白质组装成新的病毒粒子。粒子然后继续感染其他细胞。如果感染细胞是精子或卵子,逆转录病毒序列也可以传递给后代。

艾滋病病毒是一种常见的逆转录病毒,目前导致人类疾病。但我们的基因组也散落着序列留下从从前的逆转录病毒感染。与艾滋病毒可以感染新的细胞,这些逆转录病毒序列被认为是相对惰性;数百万年的进化和突变积累意味着一些维护给指令功能蛋白质的能力。

在胚胎干细胞识别HPAT1-23之后,塞巴斯蒂安和他的同事研究了他们的表达在人类囊胚的空心丛细胞来自卵子受精后的第一天。他们发现HPAT2, HPAT3和HPAT5表示只有在囊胚的内细胞团,变成了发育中的胎儿。阻塞的表现在一个细胞two-celled胚胎阻止影响细胞对胚胎内细胞团。进一步的研究表明,这三个基因的表达也需要有效的重组成人细胞诱导多能干细胞。

序列发现只在灵长类动物

“这是第一次,这些病毒提取RNA分子已被证明是直接参与和必要的人类发展的重要步骤,”塞巴斯蒂安说。“真正有趣的是,这些序列是发现只在灵长类动物,提高的可能性,其功能可能是导致独特的特征,人类与其他动物区分开来。”

研究人员继续研究的所有HPAT分子。他们已经知道HPAT-5特别影响多能性与鳌和另一个家庭的成员互动的rna参与称为let-7多能性。

“以前逆转录病毒元素被认为是一个类,所有功能基本相同,“Durruthy-Durruthy说。“现在我们学习,他们作为单个元素非常具体和重要的角色在我们的细胞。是有趣的想象,在进化的过程中,灵长类动物开始回收这些病毒剩菜变成我们的发展是有益的和必要的。”