實驗設(shè)計
來源:KAIST癌癥基因組實驗室
韓國科學技術(shù)院(KAIST)等處完成了一項突破性的研究，針對的是人類大腸全基因組中的“跳躍基因”。該研究發(fā)表在2023年5月18日的《自然》雜志上，揭示了“LINE-1(L1)”的驚人活動，這是一種跳躍基因，以前被認為在人類基因組中大多處于休眠狀態(tài)。該研究表明，L1基因可以在個體的一生中被激活并破壞基因組功能，特別是在結(jié)直腸上皮中。
人體大約有50萬個LINE-1(long interspersed nuclear elements 1,長散布重復序列1,簡稱L1，生物通注)，占人類基因組的17%，它們通過對基因組序列進行“破壞性創(chuàng)新”，對人類物種的進化做出了貢獻。到目前為止，人們認為大多數(shù)L1元素在現(xiàn)代人的正常組織中已經(jīng)失去了跳躍的能力。然而，這項研究表明，一些L1跳躍基因可以在正常細胞中廣泛激活，導致個體一生中基因組突變的積累。在不同的細胞類型中，L1跳躍的速率和由此產(chǎn)生的基因組變化有所不同，在衰老的結(jié)腸上皮細胞中觀察到一個明顯的豐度。該研究表明，每個結(jié)腸上皮細胞平均在40歲時經(jīng)歷一次L1跳躍事件。
這項研究由共同第一作者Chang Hyun Nam（KAIST的研究生）和Jeonghwan Youk博士（KAIST的前研究生）領(lǐng)導，他們對28人的皮膚(成纖維細胞)、血液、結(jié)腸上皮組織等899個單細胞進行了全基因組序列分析。該研究揭示了正常細胞中L1跳躍基因的激活，導致基因組突變隨著時間的推移逐漸積累。
此外，研究小組探索了表觀基因組(DNA甲基化)序列，了解L1跳躍基因激活背后的機制。他們發(fā)現(xiàn)，L1跳躍基因激活的細胞表現(xiàn)出表觀遺傳的不穩(wěn)定性，這表明表觀遺傳變化在調(diào)節(jié)L1跳躍基因活性方面起著關(guān)鍵作用。這些表觀基因組的不穩(wěn)定性大多發(fā)生在胚胎發(fā)生的早期階段。該研究為人類結(jié)直腸組織的衰老過程和疾病的發(fā)展提供了有價值的見解。
KAIST的Young Seok Ju教授表示:“這項研究表明，正常細胞的基因組損傷不僅是通過暴露于致癌物中獲得的，而且是通過內(nèi)源性成分的活性獲得的，而內(nèi)源性成分的影響此前尚不清楚。看起來健康的衰老細胞，特別是結(jié)直腸上皮細胞的基因組，由于L1跳躍基因的活性而變成交聯(lián)了。”
首爾大學醫(yī)院外科教授Min Jung Kim表示:“這項研究強調(diào)了臨床醫(yī)學和基礎(chǔ)醫(yī)學研究人員之間的必要和持續(xù)的合作。該病例突出了從臨床環(huán)境中系統(tǒng)收集的人體組織在揭示人類疾病發(fā)展的復雜過程中的關(guān)鍵作用。”
“我很高興研究團隊在單細胞基因組技術(shù)方面的進步取得了成果。我們將繼續(xù)努力，在單細胞基因組技術(shù)上保持領(lǐng)先地位。”
研究團隊得到了韓國國立研究基金會的研究領(lǐng)袖計劃和青年研究員計劃的支持，韓國健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院的醫(yī)學博士/醫(yī)學科學家培訓計劃和徐慶培基金會的資助。
文章標題
Widespread somatic L1 retrotransposition in normal colorectal epithelium
（文章來源：www.ebiotrade.com） | 
