开创性研究针对人类大肠整个基因组中的跳跃基因

韩国科学技术院 (KAIST) 及其合作者针对人类大肠整个基因组中的“跳跃基因”开展了一项开创性研究。该研究于 2023 年 5 月 18 日发表在《自然》杂志上，揭示了“长散布核元件 1 (L1)”的惊人活性，这是一种以前被认为在人类基因组中大部分处于休眠状态的跳跃基因。该研究表明，L1 基因可以在一个人的一生中被激活并破坏基因组功能，特别是在结直肠上皮细胞中。(论文标题：Widespread somatic L1 retrotransposition in normal colorectal epithelium,https://www.nature.com/articles/s41586-023-06046-z)

L1 跳跃基因约有 500,000 个，占人类基因组的 17%，长期以来，它们通过对基因组序列引入“颠覆性创新”，为人类物种的进化做出了贡献。直到现在，人们认为大多数 L1 元素已经失去了在现代人类正常组织中跳跃的能力。然而，这项研究表明，一些 L1 跳跃基因可以在正常细胞中广泛激活，导致基因组突变在个体的一生中积累。L1 跳跃的速率和由此产生的基因组变化因不同细胞类型而异，在老化的结肠上皮细胞中观察到显着的浓度。该研究表明，每个结肠上皮细胞平均在 40 岁时都会经历一次 L1 跳跃事件。

该研究由共同第一作者 Chang Hyun Nam(KAIST 研究生)和 Jeonghwan Youk 博士(KAIST 前研究生和首尔国立大学医院临床助理教授)领导，涉及对来自从 28 个个体的皮肤(成纤维细胞)、血液和结肠上皮组织中获得的 899 个单细胞。该研究揭示了正常细胞中 L1 跳跃基因的激活，导致基因组突变随时间逐渐积累。此外，该团队探索了表观基因组(DNA 甲基化)序列，以了解 L1 跳跃基因激活背后的机制。他们发现具有激活的 L1 跳跃基因的细胞表现出表观遗传不稳定性，表明表观遗传变化在调节 L1 跳跃基因活性方面的关键作用。大多数这些表观基因组不稳定性被发现出现在胚胎发生的早期阶段。该研究为人类结直肠组织的衰老过程和疾病发展提供了宝贵的见解。

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