当心“分子寄生虫”参与衰老和疾病

如果你曾经见过佩妮和巧妙地组合成花瓣,然后你看到转座子在起作用。花的艳丽的颜色模式是由于转位因子,或在基因组DNA序列,可以移动位置。然而,当谈到转座子的对人类的影响,结果可能不是一样可爱或可取的。

当研究人员了解更多关于这些所谓的移动遗传元素,他们发现越来越多的证据表明,甚至促进衰老和转座子的影响与年龄相关的疾病像癌症neurogenerative和自身免疫系统紊乱,教授John Sedivy说生物学和老化的生物学中心主任布朗。Sedivy是新评论文章的通讯作者自然讨论了最新的思考与研究在转座子。

“让我们这么说吧:这些东西是很危险的,”Sedivy说。“如果他们不受控制的,有很多的例子,转座子可以对大多数形式的生活产生深远的影响,我们知道的。”

自从生活,研究人员指出,转座子与宿主协同进化的基因组,但它已经比一个和平竞争的存在,获得他们的昵称“垃圾DNA”和“分子寄生虫。”Transposons were first discovered in corn by the Nobel prize-winning geneticist Barbara McClintock in the 1940s, who also found that depending on where they inserted into a chromosome, they could reversibly alter the expression of other genes.

现在很明显,几乎所有生物体的基因组,包括人类,包含重复序列生成的转座子的活动。当这些元素从一个染色体或染色体的一部分转移到另一个地方,他们在基因组放大和增加他们的存在,有时到显著水平。根据Sedivy,“大约一半的人类基因组是由于这些分子寄生虫的活动。”Their unregulated activity can have long-term benefits by increasing genetic diversity in organisms, but in most cases the chaos degrades cell function, such as by disrupting useful genes.

大多数的转座子,Sedivy说,来自基因组序列数据显示他们的生殖系的活动,或在一代又一代的有机体。然而,最近的研究,包括从布朗大学Sedivy和其他科学家,揭示了转座子活动丰富的信息在一个人的一生,。

在一次采访中,Sedivy讨论了驱动转座子的机制,他们的活动如何影响和促进与年龄相关的组织变性和疾病的有效手段如何反击。

问:转座子是可移动的遗传成分。如何以及为什么他们搬家吗?

主要有两个组:使用DNA DNA转座子的移动中间“剪切和粘贴”机制,和反转位子活动使用“复制和粘贴”机制,包括RNA中间。百分之三十五的人类基因组DNA序列由逆转录转座子。他们的原因是为了生存;它允许他们安置在宿主和增加他们的存在。你能想到的转座子病毒——一些病毒,事实上,转座的元素。HIV(人类免疫缺陷病毒)是一个很好的例子,因为它使用retrotransposition机制来将自己插入到基因组,然后让宿主细胞的复制。这意味着,除非你杀了所有艾滋病毒感染的细胞,你不能摆脱它。这就是反转位子活动做的。他们住在基因组,包括生殖系,卵子和精子携带这些基因的元素,将它们传给下一代。

问:科学家们知道这些流氓基因元素一段时间,但转座子是一个日益重要的研究领域。你的首席研究员合作项目由国家卫生研究院资助的研究逆转录转座子的活动。此外,美国国立卫生研究院最近发布了一个呼吁拨款申请进一步探索这个活动如何有助于老化和老年痴呆症。是什么导致了这个更新的兴趣?

转座子研究相当广泛,在医学的一个重要影响是他们的角色在抗药基因传播细菌。人体的活动水平个体,在一个生命周期中,被认为是相当低,最小的后果。现在变得相当明显,并不是全部。

什么角色转座子在老化过程中扮演的角色?

首先,重要的是要认识到,衰老不是一个主动的过程。虽然看起来你会恶化,老化实际上是一系列连续的失败。随着时间的推移细胞过程和机制变得更加容易出错。癌症,例如,是一个衰老的疾病,因为在某种程度上,一个致命错误承诺然后传播并导致疾病。作为生物学家研究衰老,我们应用错误和失败理论retrotransposable元素——并发现到底发生了什么事。现在普遍赞赏,寿命,这些元素变得更加活跃在体细胞tissues-there很好这是发生的证据。有多个监测机制,我们的细胞用于控制这些元素和压制他们的活动;几层的主动防御的反转位子活动必要保密,可以这么说。看来,老化或衰老,细胞失去一些控制反转位子活动的活动的能力。防御机制不再工作。

问:反转位子活动和阿尔茨海默氏症之间的联系是什么?

一个人与阿尔茨海默氏症的大脑老化已经显示了大量的伤害。也有相当充分的证据表明大脑,出于某种原因,是一个特别宽容为逆转录转座子活动网站,所以反转位子活动基本上可以忙了一整天的组织因为很少能阻止他们。所以他们促进进一步的损失。这是一个重大的主题在我们最近的评论文章自然。问题就来了:如何限制这些元素的活动吗?

问:你的研究显示药物干预逆转录转座子在大脑活动?

第一节课的艾滋病毒/艾滋病药物,称为逆转录酶抑制剂,是人类对反转位子活动有效。如前所述,艾滋病毒实际上是一个逆转录转座子。艾滋病毒使用复制的关键酶,酶逆转录酶,是相同的,所有其他反转位子活动使用它的不可分割的一部分,他们的生命周期。现在,即使这些酶进化相关,这并不一定意味着一种药物对人会对其他工作。但是我们发现的一个小子集艾滋病毒/艾滋病逆转录酶抑制剂对反转位子活动的一个重要类实际上相当有效称为1号线。在2019年发表的一篇论文中自然,我们发现一般艾滋病药物拉米夫定显著降低与年龄相关的炎症和其他小鼠衰老的迹象。下一步将是看在人类身上的影响。

问:你能谈谈你正在的阿尔茨海默氏症的临床试验博士斯蒂芬•Salloway副主任布朗阿尔茨海默病研究中心的?

我工作在基础科学方面,观察细胞和分子过程,和斯蒂芬·Salloway工作在临床方面,测试病人干预。我们目前正在参与一项随机、双盲临床试验,以测试的影响,每天口服剂量的艾滋病毒逆转录病毒药物对参与者有轻度阿尔茨海默病痴呆。药物,恩曲他滨也是一种逆转录酶inhibitor-it同一个类的新一代药物拉米夫定,并显示在人类更好的耐受性和副作用更少。因为这是一个再利用使用一种药物,为了一个目的,而非什么规定——这是首先需要解决的是安全。这种药物被批准,目前用于治疗艾滋病毒/艾滋病在数以百万计的人们,但需要测试安全性和耐受性与轻度痴呆老年人口将阿尔茨海默氏症。这是这个试验的主要目的,我们会很快就从巴特勒医院。

问:其他疾病或条件可以反转位子活动也被牵连其中?

人体的免疫系统识别反转位子活动如病毒和坐骑免疫反应。这种免疫反应是不合适的,因为反转位子活动是我们基因的一部分,而且有很好的证据表明反转位子活动与自身免疫性疾病有关。促炎作用反转位子活动已经在类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮(SLE)和干燥综合征。

问:领导的研究在哪里?

当我们在评论文章指出,许多工作有待完成基础生物学方面理解逆转录转座子激活的机制和后果的人。我们也指出了这一点,也需要一个更全面的对衰老机制导致,而且亦然。我们知道大量有关逆转录转座子激活衰老细胞,但少得多的程度和机制激活在大多数成熟的我们的身体细胞,如神经细胞或细胞。潜在的药物治疗核苷逆转录酶抑制剂显示早期的承诺,也希望这些可以被用来阿尔茨海默氏症和老年痴呆症等条件。这是一个激动人心的时刻是在这个领域工作。