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关闭垃圾DNA可能会使干细胞释放为神经元

  • 科学
  • 2020-07-14 08:58:46
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对于身体中的每个细胞,都有一段时间必须决定自己一生要做什么。在PNAS杂志上发表的一篇文章中美国国立卫生研究院的研究人员首次报道,曾经被认为是“垃圾DNA”的古老病毒基因可能在这一过程中发挥了作用。这篇文章描述了一系列的临床前实验,这些实验显示了某些人类内源性逆转录病毒(HERV-K)基因被列入12和19号染色体,可能有助于控制人类干细胞向成千上万个神经元的分化或成熟。神经系统。这些实验是由美国国立卫生研究院国家神经疾病与中风研究所(NINDS)临床主任Avindra Nath博士领导的实验室中的研究人员进行的。

在进化过程中,人类基因组吸收了数千种人类内源性逆转录病毒基因。结果,在我们的染色体上排列的DNA中有将近8%包含了这些基因的残基。尽管曾经被认为是无活性的或“垃圾的”,但最近的研究表明,这些基因可能与人类胚胎发育,某些肿瘤的生长以及多发性硬化期间的神经损伤有关。此前,纳斯博士实验室的研究人员表明,肌萎缩性侧索硬化症(ALS)可能与HERV-K基因的激活有关。在这项由NINDS研究人员王光光(MD)博士领导的研究中,研究小组表明,该基因的失活可能会使干细胞释放为神经元。

研究人员对来自美国国立卫生研究院临床中心健康志愿者的血细胞进行了大部分实验,他们将它们遗传转化为诱导性多能干细胞然后可以转化为体内的任何细胞类型。令人惊讶的是,他们发现干细胞表面衬有高水平的HERV-K,HML-2亚型,一种包膜蛋白,病毒经常用它来锁住并感染细胞。这些蛋白质在细胞服食两轮“鸡尾酒”后逐渐消失。一轮将细胞推向中间的神经干细胞状态,然后进行第二轮,将细胞推入最终成为神经元的状态。研究人员通过关闭干细胞中的HERV-K,HML-2基因或用抗HML-2蛋白的抗体处理细胞来加快这一过程。相反,他们通过使HML-2基因人为地使细胞超负荷来延迟神经分化。最后,该小组发现,HML-2与另一种称为CD98HC的免疫细胞蛋白之间在干细胞表面上的相互作用可能会通过触发内部化学反应来抑制分化,从而控制细胞生长和肿瘤。将来,该小组计划探索HERV-K基因可能会影响神经系统的布线。

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