打开APP

Cell Stem Cell:首次揭示激活人类基因中存在的内源性逆转录病毒会危害大脑正常发育

  1. HERV
  2. HERV-K
  3. 人类内源性逆转录病毒
  4. 皮层神经元

来源:本站原创 2021-05-25 15:57

2021年5月25日讯/生物谷BIOON/---自从我们的祖先在数百万年前感染了逆转录病毒以来,我们的基因中一直携带着这些病毒的成分,即人类内源性逆转录病毒(human endogenous retrovirus, HERV)。这些病毒成分在进化过程中已经失去了复制和感染的能力,但却是我们基因构成的一个组成部分。事实上,人类在非编码部分拥有的HERV比编码基

2021年5月25日讯/生物谷BIOON/---自从我们的祖先在数百万年前感染了逆转录病毒以来,我们的基因中一直携带着这些病毒的成分,即人类内源性逆转录病毒(human endogenous retrovirus, HERV)。这些病毒成分在进化过程中已经失去了复制和感染的能力,但却是我们基因构成的一个组成部分。事实上,人类在非编码部分拥有的HERV比编码基因多五倍。

到目前为止,人们强烈关注HERV与疾病的发生或进展之间存在的相关性。这就是为什么HERV的表达在病理来源的样本中受到研究。虽然得到大量研究,但是HERV的生物学功能和疾病关联性在很大程度上是难以捉摸的。比如,之前的研究并没有提供关于HERV是疾病的原因还是后果的结论。

如今,在一项新的研究中,来自德国和美国的研究人员利用让人们能够更深入了解HERV的作用机制及其功能的新技术,首次成功地证实了HERV激活对人类大脑发育的负面影响。相关研究结果近期发表在Cell Stem Cell期刊上,论文标题为“Activation of HERV-K(HML-2) disrupts cortical patterning and neuronal differentiation by increasing NTRK3”。


利用CRISPR技术,这些作者在人类胚胎干细胞中激活了一组特定的称为HERV-K(HML-2) 的HERV,并让这些干细胞产生了神经元。HERV-K(HML-2)与神经毒性有关,但对其作用或机制基础没有明确的认识。他们发现HERV-K(HML-2)的转录激活会高度激活参与大脑发育的NTRK3基因和其他神经退行性相关基因。结果就是,皮层神经元,即我们大脑皮层中的神经细胞,完全失去了功能。较高的HERV-K(HML-2)转录改变了前脑类器官中的皮层形成。它们的发育与这个大脑区域的健康神经元非常不同---轴突(神经细胞的延伸)短得多,分枝少得多。因此,HERV-K(HML-2)的激活会损害皮层神经元的发育,并最终影响大脑的发育。

这些作者还发现NTRK3的直接激活在表型上与HERV-K(HML-2)激活相似,在HERV-K(HML-2)激活的背景下降低NTRK3的水平可以恢复皮层神经元的分化。

这项研究指出HERV-K(HML-2)的转录激活对皮层神经元的发育和功能是不利的,但是这种影响是细胞类型特有的,因为多巴胺能神经元不受影响。


HERV-K(HML-2)的激活导致大脑皮层发育受损机制,图片来自Cell Stem Cell, 2021, doi:10.1016/j.stem.2021.04.009。

由于神经退行性疾病往往与几组HERV的激活有关,因此HERV激活对皮层神经元发育的负面影响是一个重要的发现。人们已经知道,病毒、细菌和紫外线等环境因素可以激活不同的HERV,从而有可能导致疾病的发生。这一知识反过来又使HERV在临床应用中更有意义。关闭不同的HERV可以为治疗神经退行性疾病患者开辟一个新的研究领域。接着,这些作者将在疾病背景下研究HERV失活对神经元的影响。

此外,这些研究结果提供了重要的迹象,表明表观遗传机制使得HERV在健康的大脑发育中得到控制。这些作者甚至猜测遭受控制的HERV在正常的大脑发育中具有功能性作用。他们指出,人类携带HERV大约有4000到7000万年了,并猜测它们的存在与人类的自然过程有关,否则人类就不会在进化过程中保留它们这么久。在这个方向的进一步基础研究可能会发现HERV的新功能作用。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Vidya Padmanabhan Nair et al, Activation of HERV-K(HML-2) disrupts cortical patterning and neuronal differentiation by increasing NTRK3. Cell Stem Cell, 2021, doi:10.1016/j.stem.2021.04.009.

版权声明 本网站所有注明“来源:生物谷”或“来源:bioon”的文字、图片和音视频资料,版权均属于生物谷网站所有。非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,否则将追究法律责任。取得书面授权转载时,须注明“来源:生物谷”。其它来源的文章系转载文章,本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,转载内容不代表本站立场。不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

87%用户都在用生物谷APP 随时阅读、评论、分享交流 请扫描二维码下载->