日本筑波大学利用iPS细胞发现逆转录病毒基因沉默新机制

日本筑波大学医学医疗系西村健副教授、久武幸司教授等的研究团队,日前发现了在用逆转录病毒转染细胞时,可以抑制病毒来源基因表达的全新分子机制。TAF-Iα蛋白质会结合在逆转录病毒基因组的引物结合位点(Primer-binding site, PBS)周围,从而阻止了该基因的表达。

京都大学山中伸弥教授世界上首次制备出人工诱导多功能干细胞(iPS细胞)时,即利用逆转录病毒载体将KLF4、OCT4、SOX2和c-MYC四个初始化诱导基因导入人源细胞内。因为iPS细胞具备分化成各种各样的组织细胞的潜能,所以有必要后期抑制初始化诱导基因的表达。抑制逆转录病毒携入的外源性基因表达,也是评价iPS细胞优良的重要指标之一。之前在用逆转录病毒作为载体进行iPS细胞的转染诱导时即发现,诱导过程中逆转录病毒自身的基因后期会被抑制表达(基因沉默)。但这种基因沉默以什么样的机制来启动的仍不清楚。

另外,人类基因组DNA中还残存一些远古时代人类被感染逆转录病毒携带的内源性基因信息。这些内源性病毒基因一旦被重新唤醒表达,也将对人类造成极大的危险。因此,保证这些内源性病毒基因沉默,防止其被再活化,对维持人类基因组的稳定性也极为重要。虽然与之相关的一些分子被陆续鉴定出来,但是详细的分子机制等却一直尚未明了。

研究团队用实验室独有的SeVdp转染载体进行iPS细胞诱导时,观察到最早在开始诱导第五天,几乎所有细胞都已经发生逆转录病毒基因沉默(图1)。

2019_1202_4_1

图1 iPS细胞诱导时逆转录病毒基因沉默

团队然后利用该iPS细胞诱导系,解析了逆转录病毒基因沉默的分子机制。结果发现,逆转录病毒的PBS序列在基因沉默中发挥了重要作用,并且用于iPS细胞初始化诱导的四个基因中的三个,OCT4、SOX2和c-MYC对于该沉默的诱导是必需的。通过对诱导基因沉默时结合在PBS旁边的分子进行功能解析鉴定发现,诱导生成iPS细胞时TAF-Iα蛋白质会同时被诱导表达,然后结合在PBS序列周围,导致逆转录病毒基因沉默(图2)。

2019_1202_4_2

图2 TAF-Iα蛋白质仅在iPS细胞诱导开始后才表达

本研究成果不仅揭示了人源细胞维持基因组稳定性对内源性逆转录病毒的调控机制,而且有助于对体内其他各种基因表达调节的理解。本研究成果已经发表在2019年11月12日的《Cell Reports》期刊上。

<论文信息>
题目 Template Activating Factor-I Iα Regulates Retroviral Silencing during Reprogramming
杂志 Cell Reports.

本文由JST翻译整理

发表评论

此站点使用Akismet来减少垃圾评论。了解我们如何处理您的评论数据