許多組成我們基因組的DNA都能夠追溯到轉(zhuǎn)座元件/跳躍基因，在哺乳動(dòng)物體內(nèi)閑置著大量的這種元件。Johns Hopkins大學(xué)的研究人員在蝙蝠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種新跳躍基因，是首個(gè)在哺乳動(dòng)物中依然具有活性的剪切-粘貼式跳躍基因。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在美國國家科學(xué)院院刊PNAS雜志的網(wǎng)站上，不僅為人們提供了研究進(jìn)化的新方法，也將有助于開發(fā)基因治療的新工具。

“從細(xì)菌到人類，實(shí)際上自然界中的轉(zhuǎn)座元件幾乎無處不在，” Johns Hopkins大學(xué)醫(yī)學(xué)院分子生物學(xué)和遺傳學(xué)系的Nancy Craig教授說。“它們常常被看作是寄生蟲，不需要為宿主貢獻(xiàn)什么就可以復(fù)制自身并一代一代地傳承下去。不過，其實(shí)它們也具有很重要的作用，可以通過給基因組增加可變性來促進(jìn)生物適應(yīng)環(huán)境和進(jìn)化。”

跳躍基因能夠在基因組各處移動(dòng)，有時(shí)甚至?xí)迦氲狡渌蛑小Ｓ行┨S基因復(fù)制自身并將拷貝插入基因組新位點(diǎn)，HIV等逆轉(zhuǎn)錄病毒就由這類跳躍基因組成，能夠劫持宿主細(xì)胞以產(chǎn)生更多病毒顆粒。另一類跳躍基因被稱為剪切-粘貼型，它們不進(jìn)行拷貝，而是將自己從基因組中剪切出來再跳躍到另一位置。Craig解釋道，在哺乳動(dòng)物基因組中，大多數(shù)跳躍基因都是復(fù)制-粘貼型，而且大多都已經(jīng)無法再移動(dòng)成為了“化石”。盡管目前人們已在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)了一些殘存的剪切-粘貼型跳躍基因，但它們?nèi)际遣换钴S的。

研究人員是在研究piggyBac基因時(shí)得到這一發(fā)現(xiàn)的，piggyBac來自昆蟲是一種活躍的剪切-粘貼型跳躍基因。這一基因能夠通過一種病毒從一個(gè)宿主轉(zhuǎn)移到另一個(gè)宿主。研究人員在包括蝙蝠在內(nèi)的許多物種中尋找類似piggyBac的DNA序列，他們發(fā)現(xiàn)蝙蝠基因組存在一種類似piggyBac的序列，而且并未積累太多突變而失活。研究顯示，蝙蝠基因組中到處分布著幾乎相同的該序列拷貝，意味著這一序列最近還在跳躍，Craig將其命名為piggyBat。研究人員發(fā)現(xiàn)，piggyBat可以在蝙蝠細(xì)胞、其他哺乳動(dòng)物細(xì)胞和酵母中移動(dòng)，說明它的確是仍然活躍著的DNA元件。

許多生物都進(jìn)化出能減少跳躍基因移動(dòng)的系統(tǒng)，Craig介紹道。這樣的系統(tǒng)是免疫的一部分，保護(hù)哺乳動(dòng)物抵御逆轉(zhuǎn)錄病毒，并規(guī)避跳躍基因干擾重要基因帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

隨著時(shí)間推移，這樣的保護(hù)性系統(tǒng)使絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物體內(nèi)的跳躍基因失活。而這項(xiàng)研究中蝙蝠的跳躍基因是一個(gè)例外，鑒于蝙蝠特別容易受到病毒感染，研究人員認(rèn)為抵御危險(xiǎn)遺傳元件的系統(tǒng)在蝙蝠體內(nèi)還未發(fā)展完全。他們指出piggyBat有助于研究哺乳動(dòng)物體內(nèi)活躍性跳躍基因的調(diào)控機(jī)制。

這項(xiàng)研究不僅發(fā)現(xiàn)了新型的跳躍基因，也幫助人們進(jìn)一步了解了相應(yīng)的保護(hù)性系統(tǒng)。研究人員希望能夠最終利用跳躍基因運(yùn)送能夠治療疾病的基因，實(shí)現(xiàn)更有靶向性、更安全有效的基因治療。