兩篇Science重大成果：CRISPR與非編碼基因組

兩篇Science重大成果：CRISPR與非編碼基因組

2016年09月26日訊 來自麻省理工學(xué)院，Broad研究院等處的研究人員利用一個大型單導(dǎo)向RNA（sgRNA）文庫，發(fā)現(xiàn)了影響癌癥患者耐藥性的基因的非編碼調(diào)控元件，這一重要的發(fā)現(xiàn)公布Science雜志上，同期雜志的另外一項獨立研究采用了一種高通量 CRISPRi 篩選技術(shù)，也在距離兩種疾病相關(guān)基因1Mb（兆堿基）處發(fā)現(xiàn)了非編碼元件。

同期Science雜志也公布了另外一項相關(guān)研究：著名遺傳學(xué)家Eric Lander等人利用98,000 sgRNA文庫范疇的 CRISPRi篩選技術(shù)，分析了MYC 和 GATA1 基因周圍1.29 兆堿基序列?！拔覀冊诒M可能的范圍內(nèi)全面分析了可能調(diào)控某個基因的序列”，文章作者 Jesse Engreitz表示。

對于我們基因組中剩余98%的序列，我們了解的并不多，這些暗物質(zhì)告訴我們它們有自己的規(guī)則，這是一個完全不同的故事。“影響人類疾病90%的遺傳突變都集中在非編碼區(qū)域，但是我們至今還沒有系統(tǒng)的方法，能判斷是哪些調(diào)控元件影響了基因，”Lander說。

與張鋒研究組不同，Lander等人利用的是一個稱為KRAB結(jié)構(gòu)域的蛋白片段與Cas9融合的休眠形式，來沉默他們的靶標(biāo)。在這上百個調(diào)控元件中，研究人員僅僅只發(fā)現(xiàn)了兩個調(diào)控GATA1基因的增強(qiáng)子元件，和七個調(diào)控MYC表達(dá)的增強(qiáng)子元件。

Engreitz說，“我們的研究結(jié)果提出了更多的新問題，那就是這些調(diào)控元件如何相互作用的。也許它們之間的二階效應(yīng)對于確定基因表達(dá)的精確水平至關(guān)重要?！?/p>

這兩個研究組也得到了芯片技術(shù)的驗證（染色質(zhì)分析，三維構(gòu)象捕獲，轉(zhuǎn)錄因子分析），說明了利用CRISPR工具追蹤非編碼調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的可能性。Lander研究組發(fā)現(xiàn)并標(biāo)記了MYC 和GATA1增強(qiáng)子區(qū)域，張鋒研究組在CUL3周圍發(fā)現(xiàn)了眾多增強(qiáng)子和轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點。

他們的研究通過新工具都發(fā)現(xiàn)了調(diào)控元件，這為進(jìn)一步了解遺傳突變與人類疾病的關(guān)聯(lián)奠定了基礎(chǔ)，同樣Engreitz也認(rèn)為如果能再多完成一些這樣的實驗，就能揭開整個基因組中全部調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的基本規(guī)則。

雖然與傳統(tǒng)分析方法的原理差不過，都是將靶標(biāo)序列與質(zhì)粒中報告基因相匹配，但是這些集中的 CRISPR篩選有一個明顯的不同之處：它們直接靶向序列的天然狀態(tài)。

“這些篩選針對的是周圍序列都存在情況下的基因組序列，”Sanjana說，“報告基因分析非常有用，但是它們?nèi)鄙偬烊换蚪M環(huán)境中的三維構(gòu)象和本地染色質(zhì)環(huán)境。在最新研究中，調(diào)控序列都是在正常的相互作用環(huán)境?！?/p>

“舉例來說，我們在基因啟動子和基因上千堿基外的非編碼位點之間看到了長程的環(huán)，如果僅僅是單獨來看，就會錯過這些有趣的三維相互作用。”

不過，CRISPR技術(shù)從目前的情況來看也不是全能的，Engreitz說，“也許它現(xiàn)在還不能打斷增強(qiáng)子，真正理解一個基因如何受到調(diào)控的，因此不得不再進(jìn)行更多的切割，我們現(xiàn)在無法做到這一點?！?/p>

而且相比于CRISPR/Cas9，CRISPRi即使能分析更大片段（大約200個堿基），但功能元件的識別精確度受到影響。這兩項研究都受限于sgRNAs的精確靶向。

雖然如此，幾位研究人員都相信CRISPR技術(shù)在非編碼基因組研究中能發(fā)揮重要的作用。目前張鋒實驗室正在發(fā)展CRISPR/Cas9基因組篩選改進(jìn)方法，希望能將其擴(kuò)大到更長的基因組中。

外國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，壞血病的突變將促使新生兒疾病及造血功能障礙

外國研究員發(fā)現(xiàn)：人類大腦基因促使猴子長出更大的大腦外國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)HTLV-1病毒誘導(dǎo)炎癥和癌癥的新機(jī)制平滑肌細(xì)胞中Nrk之表現(xiàn)具有減緩發(fā)炎與血管內(nèi)膜增生之功能Nature：中風(fēng)引起的腦血管異常與腸道細(xì)菌有關(guān) 壞死性硬化是程序性細(xì)胞死亡的一種裂解形式，與促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，生物膜的破壞以及細(xì)胞內(nèi)損傷相關(guān)分子模式（DAMPs）的釋放有關(guān)。壞死的依賴于混合譜系的激活激酶結(jié)構(gòu)域樣（MLKL）假性通過受體相互作用蛋白激酶3（RIPK3）。MLKL的RIPK3介導(dǎo)的磷酸化觸發(fā)的構(gòu)象變化它促進(jìn)了向細(xì)胞膜的移位和最終不可逆的破壞。而膜破裂的精確生物物理機(jī)制仍然是有爭議的問題，現(xiàn)代的機(jī)型的共同特點是一個MLKL低聚物的形成和劊子手四螺旋束結(jié)構(gòu)域的直接關(guān)聯(lián)MLKL的（4HB）與生物膜。

我們已經(jīng)確定了小鼠Mlk1的單個堿基對種系突變，該突變編碼MLKL括號區(qū)域內(nèi)的錯義取代，并賦予獨立于上游壞死性 *** 的組成性激活。鑒于此突變Mlk1等位基因與野生型Mlk1一樣受到基因表達(dá)的發(fā)育和環(huán)境控制，這些小鼠的出生后致死率使壞死性壞死病的生理和病理后果更為深刻。同時，這些發(fā)現(xiàn)揭示了三種常見的人類MLKL多態(tài)性的潛在功能意義，這些多態(tài)性編碼非保守性氨基酸取代，位于突變的大括號螺旋內(nèi)或附近。

MLKL組成型活性形式的產(chǎn)生

由于血小板生成素主要受體的基因缺失，MPI-/-小鼠的外周血血小板數(shù)量只有野生型的10％。進(jìn)行了ENU誘變篩選，以鑒定通過血小板生成素非依賴性血小板生成改善Mpl-/-小鼠中血小板減少的突變。AG1的創(chuàng)建者，稱為Plt15，與Mpl-/-動物的平均值（113±57×106/ mL）相比，血小板計數(shù)適度升高，為189×106/ mL，產(chǎn)生了19Mpl-/-后代。這些小鼠中有十只的血小板計數(shù)超過200×106每毫升，與主要作用突變的分離一致（圖1a）。連鎖分析和測序鑒定出在Mlk1中A到T的轉(zhuǎn)位在所有血小板計數(shù)升高的小鼠中都是雜合的（圖1b）。

所述MlklPlt15突變導(dǎo)致非保守天冬氨酸到纈氨酸置換在所述第一支撐螺旋內(nèi)的位置139。在全長mMLKL結(jié)構(gòu)中，D139形成一個鹽橋，在MLKL四螺旋束（4HB）域0位（α2螺旋）處帶有一個精氨酸殘基（圖 1c）。此鹽橋代表MLKL 4HB結(jié)構(gòu)域螺旋α2中的殘基與兩螺旋“括號”區(qū)域之間的一系列靜電相互作用之一。迄今報導(dǎo)，小鼠MLKL的D139在椎骨的所有MLKL直系同源物中均是保守的（圖 1d）。

MLKLD139V老鼠是MLKL的組成型活性形式。(圖源：Nature)

常見的人類錯義MLKL變體映射到支撐區(qū)域

鑒于鼠Mlk1D139V / D139V新生兒的嚴(yán)重炎癥表型和在鼠MlklWt / D139V成人中觀察到的造血功能嚴(yán)重缺陷，我們探討了人MLKL支架區(qū)域變異的普遍性。檢驗gnomAD數(shù)據(jù)庫，其中包含來自總共140,000多個個體的人MLKL外顯子組或基因組序列數(shù)據(jù)，顯示第二和第三高頻率的人MLKL錯義編碼變體。rs34515646（R146Q）和rs35589326（S132P），更改相同的括號螺旋。第四大人類MLKL多態(tài)性，rs144526386（G202 * V）是只在MLKL（*）命名為’MLKL2’的較短同種型剪接的上下文識別的錯義多態(tài)性。MLKL的全長標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)錄本編碼一個471個氨基酸的蛋白質(zhì)，而MLKL2是MLKL的另一個剪接同工型，長度為263個氨基酸。MLKL2缺乏假性域的大部分要抑制上述4HB域的殺傷潛力發(fā)揮功能和招共效應(yīng)等RIPK3和HSP90。甘氨酸202 *由外顯子9的延伸編碼，這是MLKL2剪接同工型所特有的（圖5a，b）。

四個最高頻率錯義人MLKL SNP中的三個編碼括號螺旋區(qū)域內(nèi)或附近的非保守氨基酸取代。(圖源：Nature)

MlklD139V導(dǎo)致致命的圍產(chǎn)期炎癥綜合癥

為了定義組成型活性MLKL在沒有Mpl缺乏導(dǎo)致的任何混雜效應(yīng)的表型后果的情況下，所有后續(xù)研究均在Mpl+ / +背景下進(jìn)行。純合子MlklD139V / D139V幼犬出生于預(yù)期的孟德爾頻率，表面上在肉眼和組織學(xué)上在E19.5看來正常。然而，到三天大時，盡管它們與同窩幼仔在外觀上沒有區(qū)別（圖 2a），但它們的體重卻有所減輕并沒有壯成長，在常規(guī)清潔住房條件下的最長觀察壽命為6天。像Mlk1Wt / D139V小鼠一樣，Mlk1null / D139V復(fù)合雜合子在P21處以預(yù)期的頻率出現(xiàn)，并正常發(fā)育至成年。

因此，MLKLD139V的組成性活性不受正常MLKL蛋白的存在的影響，表明決定圍產(chǎn)期致死率的是Mlk1D139V的絕對等位基因劑量。為了證實源自ENU的Mlk1D139V小鼠的表型是由于Mlk1D139V引起的錯義突變，我們使用CRISPR-Cas9基因組編輯獨立生成了Mlk1D139V小鼠。純合子CRISPR-Mlk1D139V / D139V小鼠出生后也很快死亡。

純合Mlk1 D139V新生兒表現(xiàn)出分散的上身炎癥。(圖源：Nature)

MlklD139V小鼠的造血缺陷

盡管相對于Mlkl Wt / Wt和Mlkl Wt / D139V同窩仔，E19.5的Mlkl D139V / D139V幼犬的血細(xì)胞數(shù)量沒有變化，但通過P3，白細(xì)胞總數(shù)明顯不足（主要是由于淋巴細(xì)胞數(shù)量減少）和血小板數(shù)量（圖3a–c）。類似地，盡管活細(xì)胞中細(xì)胞內(nèi)ROS的增加水平一致，但在E18.5 Mlk1 D139V / D139V幼仔的胎兒肝臟中，造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞的數(shù)量以正常比例存在（圖 3d，e）。通過P2，在CD150赤字+ CD48 +和CD150 + CD48 -群體存在（圖 3f），伴隨著增加膜聯(lián)蛋白V在活細(xì)胞的結(jié)合（表示磷脂酰絲氨酸曝光）所有譜系（圖的 3g）。在成年Mlkl Wt / D139V小鼠中，造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞的數(shù)量不受影響（圖 3h）。

當(dāng)受到細(xì)胞毒性藥物5-氟尿嘧啶（5-FU）的攻擊時，Mlkl Wt / D139V小鼠同樣受到延遲（圖 3i）。在競爭性移植中，如預(yù)期的那樣，將Mlkl Wt / D139V或Mlkl Wt / Wt骨髓與野生型競爭者骨髓一起以10：1的比例注射，Mlkl Wt / Wt骨髓在8周內(nèi)貢獻(xiàn)了90％的受體血細(xì)胞移植后維持該貢獻(xiàn)水平達(dá)6個月（圖3j）。相比之下，Mlkl Wt / D139V骨髓表現(xiàn)較差，在這些時間貢獻(xiàn)了25％和51％的受體血細(xì)胞（圖 3j）。 ）。類似地，盡管野生型胎兒肝細(xì)胞在移植后直至6個月內(nèi)在受輻照的受體中占絕大多數(shù)血細(xì)胞，但在此期間，來自Mlk1 D139V / D139V胚胎的細(xì)胞未能有效競爭（圖3k ）。雜合子Mlkl Wt / D139V胎兒肝細(xì)胞在移植后的第一個月中貢獻(xiàn)較弱，但在六個月后恢復(fù)以貢獻(xiàn)更多（圖 3k）。因此，盡管在穩(wěn)態(tài)條件下可耐受，但Mlk1 D139V的雜合性在造血應(yīng)激條件下是有害的。來自Mlkl Wt / D139V的骨髓源性HSC成年小鼠和來自Mlkl Wt / D139V和Mlkl D139V / D139V幼崽的胎兒肝源性造血干細(xì)胞在8天后，在經(jīng)致死劑量照射的受體小鼠的脾臟中也形成了越來越少的集落。

Mlk1 D139V小鼠的造血細(xì)胞改變和有缺陷的緊急造血功能。(圖源：Nature)

MLKL括號變體在CRMO中更頻繁地出現(xiàn)

為了研究人MLKL支架區(qū)域多態(tài)性是否在人自身炎性疾病中起作用，我們檢查了其在強(qiáng)直性脊柱炎（AS），慢性復(fù)發(fā)性多灶性骨髓炎（CRMO），格林巴利綜合征（GBS）和滑膜炎，痤瘡，膿皰病，骨肥大和骨炎（SAPHO）綜合征。當(dāng)考慮人群分布時，相對于健康對照組，R146Q，S132P和G * 202V的個體次要等位基因頻率并未豐富。但是，這些等位基因發(fā)生在反式。這是在健康的NIH 1000基因組樣本中觀察到這些組合的頻率的29倍，或者是只有歐洲CRMO患者和比較了兩個獨立的歐洲健康對照人群。

與細(xì)胞凋亡相反，壞死病被廣泛認(rèn)為是細(xì)胞死亡的一種炎癥形式。但是，有關(guān)這一主張的確切證據(jù)尚未出現(xiàn)。由于MLKL被諸如TNF的炎性 *** 所激活，因此很難將原因與效果分開。小鼠中MLKL（Mlk1D139V）的自激活突變體的偶然鑒定使我們能夠探索在沒有此類混雜因素的情況下不適當(dāng)?shù)氖瑱z的后果。此外，它對重要的成年造血和圍產(chǎn)期發(fā)育過程（對過度的MLKL活化最敏感）以及導(dǎo)致中和活化的MLKL的生理機(jī)制產(chǎn)生了深刻的見解。

試圖以結(jié)構(gòu)，生化，細(xì)胞和動物為基礎(chǔ)的功能證據(jù)覆蓋，試圖推測這些人MLKL支架區(qū)域變異導(dǎo)致MLKL功能和/或調(diào)節(jié)發(fā)生改變，這很可能是高度組織，背景或什至是病原體特異性方式。雖然將需要更多的人數(shù)和獨立隊列的檢查來確認(rèn)自發(fā)炎性疾病CRMO中反式發(fā)生的人MLKL支架變異的統(tǒng)計富集，但該患者隊列為他們目前作為復(fù)雜的多基因炎癥性疾病的調(diào)節(jié)劑提供了誘人的線索天人類。

2021-12-14關(guān)于轉(zhuǎn)座元件TE需要知道的十件事

老師推薦了一篇文獻(xiàn)給我，是關(guān)于TE的，寫得相當(dāng)不錯，就逐字翻譯了一下。
原文： Ten things you should know about transposable elements

圖2：Ten things you should know about transposable elements (TEs). Examples of how TEs can impact genomes in direct and indirect ways. Blue boxes represent TEs, gray boxes represent canonical exons, and the black box represents a sequencing read. Right-angled arrows represent gene or TE promoters

???????轉(zhuǎn)座元件是真核基因組中的重要組成部分。然而，它們在基因組演化，功能和病害免疫上的研究仍有大量研究空白。基因組學(xué)和大規(guī)模功能實驗的展開為轉(zhuǎn)座元件多方面的活動撒下了曙光且表明它們不應(yīng)該一直被忽視。這里，我們介紹了轉(zhuǎn)座元件的功能，以及它們與所處細(xì)胞環(huán)境的復(fù)雜關(guān)聯(lián)，這對于理解它們的功能和對宿主生物學(xué)多方面的影響非常重要。雖然我們的例子主要來自于哺乳動物系統(tǒng)，但在這里討論的核心概念可以適用于廣泛的生物學(xué)范圍。

???????轉(zhuǎn)座元件是基因組上一類具有功能改變位置的DNA序列。由于它們深度的演化起源以及之后持續(xù)的分化，轉(zhuǎn)座元件具有各式各樣的形狀和組成（圖1）。根據(jù)其轉(zhuǎn)座機(jī)制可以將其分成大致的兩類，同時基于染色體整合機(jī)制，每一類又能分成不同的亞類。 第一類也就是反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子，通過“復(fù)制后粘貼”的體制，RNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA拷貝之后整合到基因組中 。對于長末端逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子( long terminal repeat (LTR) retrotransposons)，整合是通過裂解和鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)進(jìn)行的，催化這個反應(yīng)的一種整合酶很像逆轉(zhuǎn)錄病毒。對于非長末端逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子而言，包含長和短插入元件，他們的染色體整合都是通過一種靶向逆轉(zhuǎn)錄的逆轉(zhuǎn)錄完成的。 第二類即DNA轉(zhuǎn)座子，是通過雙鏈DNA介導(dǎo)或是直接“剪切后粘貼”模式形成，或者是一類 Helitrons這種，是通過一種環(huán)狀DNA介導(dǎo)的“剝離后粘貼”的模式模式形成 。對于更詳細(xì)的轉(zhuǎn)座元件類型和專做機(jī)制探討，我們建議讀者查閱Craig 的文章Mobile DNA III. 3rd ed. Washington, DC: American Society for Microbiology (ASM); 2015. 每個轉(zhuǎn)座元件亞類緊接著會分成不同的超級群或超家族，它們通常被發(fā)現(xiàn)是跨越廣泛生命并共享一套一致的遺傳組織和單系起源。例如LTR轉(zhuǎn)座子中的兩大超家族Ty3/ gypsy and Ty1/ copia 幾乎存在于所有真核生物的主要類群中。同樣的，Tc1/ mariner , hAT (hobo-Ac-Tam3), and MULEs (Mutator-like elements) 作為DNA類轉(zhuǎn)座元件超家族，也廣泛覆蓋了真核物種生命樹。在大多數(shù)的轉(zhuǎn)座元件詳細(xì)分類體系中，聚類到同一個家族或亞家族的元件被認(rèn)為是來自同一祖先的子代所形成的近緣類群。這個祖先拷貝可以被推斷為一致性序列以代表整個（亞）家族，超家族，亞類和類。然而，極像物種的分支系統(tǒng)，轉(zhuǎn)座元件的分類也是不斷變化的，隨著新的元件類型的發(fā)現(xiàn)而被不斷修訂，新的分類尺度在被引入，同時識別和分類轉(zhuǎn)座元件的方法和標(biāo)準(zhǔn)也在持續(xù)發(fā)展之中。

???????基因組或許可以被看做是不同轉(zhuǎn)座元件單元占據(jù)的一種共生系統(tǒng)，它們傾向于通過與其它元件或者細(xì)胞內(nèi)其它組成之間進(jìn)行復(fù)雜精密反應(yīng)以達(dá)到不停擴(kuò)張或繁殖的目的。這種相互反應(yīng)包含的過程近似于生態(tài)學(xué)關(guān)系，例如寄生，合作和競爭。所以，如果轉(zhuǎn)座元件很少（或是沒有）隨機(jī)分布于基因組上的時候也就不足為奇了。 轉(zhuǎn)座元件表型出了很大程度插入基因組某些組成或特定區(qū)段的偏好性（圖2）。它們往往被對立的選擇之力所引導(dǎo)，同時也是一種平衡之道，維持了推動未來的擴(kuò)張和減輕對宿主細(xì)胞功能有害影響之間的均衡。在位點選擇范圍的最盡頭，很多元件已經(jīng)形成了一種機(jī)制，使插入形成的特定位點對宿主的傷害很像且有利于自身元件的繁殖。 例如，在分化的出芽黏菌和分裂的酵母中的許多逆轉(zhuǎn)座子是獨立但溫和地演化，它們有種能力即插入到RNA聚合酶Ⅲ轉(zhuǎn)錄基因的上游位點，此時不影響宿主基因的表達(dá)還能維持自身反轉(zhuǎn)錄。自然選擇和遺傳漂變也是推動轉(zhuǎn)座元件分布和積累的重要力量。插入如果是極具破壞性的，那將很快會從群體里很快被清除掉。插入如果對基因組功能或宿主適合度影響很小或沒有時，會被選擇的效力所固定，或是在從群體中清除的過程中漂變，這個過程在不同的物種中差別很大。選擇壓力可以解釋為何有些元件相對于其它元件更容易在基因組的特定位置被保留下來。例如，人類LINE 1(L1)逆轉(zhuǎn)座子很容易從頭插入到外顯子中并使其中斷，但是在人類基因的編碼區(qū)內(nèi)，幾乎不存在L1的固定。相似的是非LTR轉(zhuǎn)座子被發(fā)現(xiàn)傾向于插入到DNA轉(zhuǎn)錄鏈的方向中，但是在人類內(nèi)含子的有義方向上被強(qiáng)烈清除，這最大的可能是因為它們的插入有義方向的傾向性使其很容易干擾基因剪切和聚腺苷酸化?；蛟S正是由于這些共同特性，哺乳動物轉(zhuǎn)座元件積累的演化軌跡在不同物種間使保守的，盡管轉(zhuǎn)座元件的含量在不同類群間是存在差異的。因此，轉(zhuǎn)座元件在基因組中的成功保留和多樣化， 是由其元件本身固有特性和宿主物種層面的演化學(xué)力量所決定的 。深入探討這些力量使如果共同作用的，對于理解轉(zhuǎn)座元件對生物的影響至關(guān)重要。

???????轉(zhuǎn)座元件占據(jù)了物種基因組包括物種特有DNA序列的很大一部分。Barbara McClintoc 的研究發(fā)現(xiàn)，玉米基因組中高達(dá)60-70%的部分是LTR逆轉(zhuǎn)座子，其中又有很多是玉米或其野生近緣種所特有的，然而極少比例的DNA轉(zhuǎn)座子在現(xiàn)在反而是最活躍和誘變的。同樣的，絕大部分的轉(zhuǎn)座元件存在于兩個果蠅的同源區(qū)域內(nèi)，而且大部分在群體中并不是固定的。一些轉(zhuǎn)座元件家族仍然是活躍轉(zhuǎn)座且這個過程是易誘變的；實驗室中已知的 D. melanogaster 果蠅表型突變超過一半都是由于廣泛的轉(zhuǎn)座元件的自然插入造成的。轉(zhuǎn)座事件在實驗室小鼠中也是這樣普遍且易誘變。轉(zhuǎn)座元件對于遺傳多樣性的這種貢獻(xiàn)或許被低估了，因為當(dāng)生物體處于壓力之下例如自然環(huán)境下，轉(zhuǎn)座元件會更為活躍。
??????? 因為轉(zhuǎn)座子的插入很少是立刻為它們的宿主帶來適應(yīng)度的優(yōu)勢，所以它們更多的是在遺傳漂變之下被固定，但是又接著被中性選擇支配的點突變所侵蝕 。慢慢地，這些點突變就會讓轉(zhuǎn)座子不再能夠編碼轉(zhuǎn)座酶以形成新的轉(zhuǎn)座整合行為。例如，我們?nèi)祟惖?單倍體)基因組包含約50萬個L1拷貝，但這些L1拷貝中有99.9%以上是固定的，由于各種形式的突變和截斷而不再移動。據(jù)估計，每個人攜帶一組約100個活性L1元素，其中大多數(shù)是新的插入并在人類群體中分離。因此，對于任何其他生物，“參考”人類基因組序列并不代表人類的TEs的全面清單。數(shù)以千計的“非參考”未固定的轉(zhuǎn)座元件插入已被全基因組測序及其它策略編類。平均來看，任何兩個人類單倍型基因組都有大概千個轉(zhuǎn)座子插入的不同，主要是L1和Alu家族。在一個轉(zhuǎn)座元件活躍的物種例如玉米種，轉(zhuǎn)座元件插入多態(tài)性的數(shù)量遠(yuǎn)超人類中的數(shù)量。
???????如果轉(zhuǎn)座元件沒有立刻為它們的宿主帶來好處且在一次插入以后經(jīng)歷大量的中性衰變，那么它們又是如何在演化中存在的呢？（其潛在的意思是問，為什么沒啥大優(yōu)勢還存在，而且比例還很高）解決這個問題的關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)座元件不僅在個體和物種間垂直傳遞而且還水平傳遞?，F(xiàn)在有大量的證據(jù)支持這一觀點，即 水平的轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)移 是一種普遍現(xiàn)象，幾乎影響到每一種主要類型的轉(zhuǎn)座元件和生命樹的所有分支。雖然探究轉(zhuǎn)座子水平轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制仍不夠，但是越來越明顯顯示出的是：轉(zhuǎn)座元件自身的流動性及它們和宿主之間的生態(tài)互相作用，包括病原體和寄生蟲之間，推動了轉(zhuǎn)座元件在這些不同類群間的傳播。

??????? 轉(zhuǎn)座是一種非常有效的基因組擴(kuò)張機(jī)制，相對應(yīng)的是隨著時間通過deletion刪除DNA來維持基因組收縮。這兩個過程之間的平衡是真核生物基因組大小演化的主要推動力 。眾多的研究以演示證明了植物動物基因組演化中，這種基因組成分洗牌與循環(huán)的影響與范圍。由于轉(zhuǎn)座子的插入移除通常是不確切的，所以這個過程可以間接地影響到其周圍的宿主序列。有時這種事件發(fā)生得太高頻了以至于產(chǎn)生了大量得宿主的序列重復(fù)和洗牌，包括基因和調(diào)控序列。例如，一類DNA轉(zhuǎn)座子（MULEs）負(fù)責(zé)捕獲和重排水稻基因組中的約1000個基因片段。這類研究給出了一個結(jié)論：受宿主部分控制的轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座速率，是基因組演化的重要驅(qū)動力。
???????轉(zhuǎn)座除了形成重排一個副產(chǎn)物，轉(zhuǎn)座還會在它們喪失移動能力以后很長時間內(nèi)推動基因組結(jié)構(gòu)的變異。尤其是，重組事件往往發(fā)生在由于基因組上分布較遠(yuǎn)的關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)座子所分拆開的高度同源區(qū)段之間，同時會引發(fā) 大規(guī)模的刪除，重復(fù)與倒位 。轉(zhuǎn)座元件還提供了微同源區(qū)域， 在修復(fù)復(fù)制錯誤時容易發(fā)生模板切換，從而形成了結(jié)構(gòu)變異的另一個來源 。這些非轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)機(jī)制的TE誘導(dǎo)或主導(dǎo)形成的結(jié)構(gòu)變異也在實質(zhì)上推動了基因組的演化。在通過檢測非參插入推動活躍轉(zhuǎn)座元件存在的群體研究中，這些過程也讓識別活躍轉(zhuǎn)錄元件變得更加困難。
??????? 轉(zhuǎn)座元件還會有助于特化染色體特性 。一個有趣的例子是果蠅中LINE-like retrotransposons構(gòu)成和維持了端粒，以替代雙翅目演化過程中丟失的端粒酶。這一馴化事件可以被看作是在真核生物進(jìn)化的更早時期，為了解決由染色體線性化產(chǎn)生的“末端問題”而發(fā)生的事情的重演。確實，端粒酶的逆轉(zhuǎn)錄酶部分被認(rèn)為起源于一個古老的逆轉(zhuǎn)錄因子世系。轉(zhuǎn)錄元件和馴化的轉(zhuǎn)錄基因也在著絲粒的結(jié)構(gòu)中具有功能。

???????為了在演化中存續(xù)，轉(zhuǎn)座元件必須在自身表達(dá)和抑制之間達(dá)成微妙的 平衡 。表達(dá)應(yīng)該能夠充分地促進(jìn)擴(kuò)增，但是又不會太多以至于威脅到宿主的適合度從而抵消掉轉(zhuǎn)座元件拷貝數(shù)擴(kuò)增的好處。這種平衡作用或許解釋了為什么轉(zhuǎn)座編碼酶對轉(zhuǎn)座本身并不是最優(yōu)的，以及為什么有些轉(zhuǎn)座元件演化出了自我調(diào)控機(jī)制控制自己的拷貝數(shù)。宿主具有眾多的方式來控制轉(zhuǎn)座元件的表達(dá)，包括若干的小RNA,染色質(zhì)，DNA修飾通路和序列特異性阻遏蛋白例如最近發(fā)現(xiàn)的KRAB鋅指蛋白。然而，許多這些沉默機(jī)制必須或者部分釋放制約，以允許宿主基因表達(dá)程序的發(fā)育調(diào)控，尤其是早期胚胎發(fā)育階段。例如，DNA甲基化在全基因組水平的丟失對于重置原始生殖細(xì)胞中的印跡基因是必不可少的。這就給轉(zhuǎn)座元件一個機(jī)會，因為減弱的DNA甲基化通常會促進(jìn)轉(zhuǎn)座元件的表達(dá)。轉(zhuǎn)座元件在生殖系（不只是配子體本身）中的強(qiáng)烈表達(dá)往往自我毀滅。在宿主巧妙使用的一個例子中，轉(zhuǎn)座元件抑制在一個來自開花植物精子的減數(shù)分裂產(chǎn)物的伴生細(xì)胞中得到緩解。然而，這個伴生細(xì)胞并不會為下一代提供遺傳物質(zhì)。因此，雖然轉(zhuǎn)座元件轉(zhuǎn)置在減數(shù)分裂產(chǎn)物中，但這些事件不是遺傳的。相反，伴生細(xì)胞中的轉(zhuǎn)座元件活動可能通過導(dǎo)入轉(zhuǎn)座元件衍生的小rna進(jìn)一步抑制精子中的轉(zhuǎn)座元件活性。
???????另一個重要的內(nèi)在的表達(dá)/抑制平衡的作用是轉(zhuǎn)座元件對宿主的影響在組織類型和不同的機(jī)體生命階段產(chǎn)生相當(dāng)大的變化。從轉(zhuǎn)座元件的角度來看，理想的場景是在生殖系中表達(dá)和活躍，而不是在體細(xì)胞中，在體細(xì)胞中表達(dá)只會給轉(zhuǎn)座元件帶來壞處而沒有好處。這在若干物種中已經(jīng)被切實發(fā)現(xiàn)，這種分割里比較極端的例子就是纖毛蟲，轉(zhuǎn)座元件被從大核中剔除，而在小核或生殖系中保留。另一個例子是果蠅的P元件，在生殖系和體細(xì)胞間區(qū)分明顯。一些生物包括植物，在發(fā)育的早期都不會分化生殖細(xì)胞譜系，相反，會在減少分裂之前的短時間之內(nèi)從體細(xì)胞中指定。所以，在體細(xì)胞中轉(zhuǎn)座的轉(zhuǎn)座元件在植物中具有遺傳的潛力，這表明轉(zhuǎn)座元件和宿主的興趣在多細(xì)胞和組織上的沖突要多于具有分離生殖系的動物。

看不太懂，沒硬翻譯

???????轉(zhuǎn)座元件最被熟知的是其移動性，換句話說就是有能力轉(zhuǎn)移到新的位置。雖然 轉(zhuǎn)座形成的DNA斷裂和插入 看似是細(xì)胞損傷明顯的一個來源，但它并不是轉(zhuǎn)座元件損害其宿主唯一甚至都不是最常見的機(jī)制。再活化的轉(zhuǎn)座子傷害其宿主的方式多種多樣。 轉(zhuǎn)座位點的去抑制，包括自身轉(zhuǎn)錄，可能通過多種機(jī)制干擾宿主mRNA的轉(zhuǎn)錄和加工 。人類細(xì)胞系，小鼠多組織中的復(fù)制性衰老過程中已經(jīng)觀測到了全基因組范圍的轉(zhuǎn)座元件去抑制。LTR和L1啟動子的去抑制可能造成致癌基因活化。 第二，轉(zhuǎn)座元件編碼的蛋白質(zhì)例如L1 ORF2p核酸內(nèi)切酶活動能提高DNA的斷裂和基因組不穩(wěn)定。第三，轉(zhuǎn)座元件引起的RNA轉(zhuǎn)錄本積累和染色體外DNA拷貝可能誘發(fā)先天免疫性疾病從而導(dǎo)致自身免疫性疾病或者無菌炎癥 。干擾素反應(yīng)的激活現(xiàn)在已經(jīng)是內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)錄本的一個被充分證明的特性，這可能會使免疫療法在識別和攻擊癌細(xì)胞方面起到促進(jìn)作用。上述所有機(jī)制在機(jī)體病理中的相對貢獻(xiàn)仍有待確定。
???????在轉(zhuǎn)錄元件轉(zhuǎn)錄之后，下一步就是編碼蛋白的轉(zhuǎn)錄，然后是逆轉(zhuǎn)錄因子，轉(zhuǎn)座元件逆轉(zhuǎn)錄為Cdna保證后續(xù)的轉(zhuǎn)座。 一旦被轉(zhuǎn)座元件編碼的逆轉(zhuǎn)錄酶蛋白參與，產(chǎn)生的胞質(zhì)DNA和RNA:DNA雜交可以引起炎癥反應(yīng) 。一個例子是Aicardi Goutières綜合征患者，TE來源的細(xì)胞質(zhì)DNA的積累是由于正常阻斷TE處理或降解TE來源的DNA的途徑發(fā)生突變。雖然不是所有的TEs都能編碼功能性蛋白質(zhì)，但有些可以，包括一些內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒能夠產(chǎn)生Gag、Pol或包膜(Env)蛋白[126]。這些Env蛋白的過表達(dá)可能具有細(xì)胞毒性，并且至少與兩種神經(jīng)退行性疾病有關(guān)，即多發(fā)性硬化癥和amytrophic lateral sclerosis[128]。由最年輕的人類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒(HERV)組HERV- k (HML-2)產(chǎn)生的小輔助蛋白可能在某些癌癥中發(fā)揮作用，但證據(jù)尚不明確。

???????雖然通常是有害的，但越來越多的證據(jù)表明 TE插入可以為蛋白質(zhì)編碼基因和非編碼rna的出現(xiàn)提供原料，這些基因和非編碼rna可以發(fā)揮重要的，在某些情況下是必要的細(xì)胞功能。轉(zhuǎn)座元件跨越演化時間的馴化或者擴(kuò)大適應(yīng)性的過程有助于深度保守功能和更近一些的物種特異性性狀的形成。大多數(shù)情況下，TE編碼基因的祖先或某種修飾的角色被宿主利用并保守，而轉(zhuǎn)座元件序列的其余部分，因其自主轉(zhuǎn)座的能力已經(jīng)喪失則被清除。 在脊椎動物免疫系統(tǒng)中催化V(D)J體細(xì)胞重組的Rag1和Rag2是轉(zhuǎn)座元件衍生基因中非常保守的例子。這兩個基因，可能還有它們所識別的DNA信號，都來自于大約5億年前的祖先DNA轉(zhuǎn)座子。事實上，DNA轉(zhuǎn)座子已經(jīng)被多次吸收來形成新的細(xì)胞基因。
???????LTR逆轉(zhuǎn)座子的gag和env基因或內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒(ERVs)也被多次馴化，在胎盤發(fā)育中發(fā)揮功能，幫助宿主抵御外源性逆轉(zhuǎn)錄病毒，在大腦發(fā)育中發(fā)揮作用，并發(fā)揮其他多種作用。(后面給出例子)
???????轉(zhuǎn)座元件也會貢獻(xiàn)它們的基因給宿主，但也會添加外顯子，重新排列和復(fù)制現(xiàn)有的宿主基因。(后面給出例子)。這一過程仍在積極塑造我們的基因組;據(jù)估計，每6000人中就有1人攜帶新型逆轉(zhuǎn)錄基因插入。
???????轉(zhuǎn)座元件也為細(xì)胞中非蛋白編碼功能提供了巨大貢獻(xiàn)。在人類和小鼠基因組中，轉(zhuǎn)座元件是數(shù)以千計長非編碼蛋白RNA的主要組成部分，這主要由逆轉(zhuǎn)錄LTR反轉(zhuǎn)錄驅(qū)動。其中一些轉(zhuǎn)座元件驅(qū)動的lncRNA似乎在維持干細(xì)胞多能性和其他發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用。許多研究表明，嵌入lncRNAs和mrna中的轉(zhuǎn)座子序列可以直接調(diào)節(jié)RNA的穩(wěn)定性、加工或定位，并具有重要的調(diào)控作用。此外，轉(zhuǎn)座子來源的microRNAs和轉(zhuǎn)座元件加工的其他小rna也可以發(fā)揮調(diào)節(jié)宿主細(xì)胞功能的作用。轉(zhuǎn)座元件促進(jìn)編碼和非編碼rna的無數(shù)機(jī)制說明了這些元素與其宿主之間的多方面交互作用。

???????順式調(diào)控網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)多個基因的轉(zhuǎn)錄，協(xié)調(diào)整個通路和復(fù)雜的生物過程。與Barbara McClintock的深刻預(yù)測一致，現(xiàn)在有越來越多的證據(jù)表明轉(zhuǎn)座元件已經(jīng)成為調(diào)節(jié)真核基因表達(dá)的豐富物質(zhì)來源(圖2)。事實上， 轉(zhuǎn)座元件可以擴(kuò)散大量的啟動子和增強(qiáng)子,165,166]，轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點，絕緣子序列，以及抑制因子 。刺豚鼠不同的被毛顏色是宿主基因控制被毛顏色的一個顯著例子，宿主基因的表達(dá)可以被其啟動子上游轉(zhuǎn)座元件的甲基化水平改變。在油棕櫚中，位于一個對開花很重要的基因內(nèi)的轉(zhuǎn)座元件的甲基化水平最終控制著植物能否結(jié)出富含油的果實。
??????? 由于轉(zhuǎn)座元件家族通常以大量相關(guān)聯(lián)副本的形式存在于一個基因組中，長期以來人們一直認(rèn)為，它們有可能捐獻(xiàn)出相同的順式調(diào)節(jié)模塊，以連接分散在整個基因組中的基因電池 。越來越多的研究支持這一模型，并表明TEs為進(jìn)化過程中順式調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的組裝和重塑提供了構(gòu)建模塊，包括潛在過程的途徑，如懷孕，干細(xì)胞多能性，新皮質(zhì)發(fā)育，哺乳動物先天免疫，或玉米對非生物脅迫的反應(yīng)。事實上，TE序列包含了“經(jīng)典”基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的所有必要特征。它們被不同的轉(zhuǎn)錄因子組合整合多個輸入(激活/抑制)，對順式和反式信號作出反應(yīng)，并能夠協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)基因表達(dá)。在這種情況下，TEs是通過創(chuàng)建新的順式調(diào)節(jié)電路和微調(diào)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)來修改生物過程的非常合適的制劑。

???????TEs在研究歷史上一直被忽視，并且在基因組研究中仍然經(jīng)常被弱化，部分原因是它們的高度重復(fù)性，這帶來了許多分析挑戰(zhàn)，通常需要使用專門的工具。由于基因組可能包含數(shù)千個非常相似的TE序列拷貝，因此在實驗設(shè)計和分析過程中，這些區(qū)域內(nèi)子串的唯一性或重復(fù)性都需要考慮。例如，為了PCR、短發(fā)夾RNA或CRISPR-Cas9，必須仔細(xì)設(shè)計和驗證針對基因組中特定TE實例的短DNA寡核苷酸，以確保它們真正的特異性和針對基因組的獨特區(qū)域。在某些情況下，同時針對多個元素或整個轉(zhuǎn)座元件家族是可以接受的，甚至是可取的。
???????同樣，在對來自下一代測序和分析轉(zhuǎn)座元件的reads進(jìn)行對齊時，唯一性和重復(fù)性也是需要考慮的重要概念. 目前存在多種分配來自多個基因組位置reads的策略:1)將reads定位到轉(zhuǎn)座元件亞家族的一致序列;2)映射到基因組，只保留獨特的映射reads;3)在可能的候選之間隨機(jī)分配多個映射reads;或者4)根據(jù)各種算法重新分配它們，比如最大似然算法。選擇最終是要依賴于技術(shù)(如ChIP-seq和RNA-seq)以及分析目的指引，例如分析是需要的單個轉(zhuǎn)座元件實例的信息，還是對每個亞家族的結(jié)果進(jìn)行高水平的統(tǒng)計就足夠了?值得注意的是，這些特異的問題將根據(jù)所研究的物種以及最近或目前活躍轉(zhuǎn)座元件科的存在或消失而有很大差異。例如，在小鼠基因組中有著更近且活躍的轉(zhuǎn)座元件存在，所以將reads映射到人類基因組中轉(zhuǎn)座元件上要比把reads定位到小鼠基因組中簡單。最后，隨著測序技術(shù)和生物信息學(xué)管道的改進(jìn)，特別是隨著測序reads長度的增加，早期研究面臨的許多障礙將逐步消除。

???????作為一種強(qiáng)大的插入誘變劑，轉(zhuǎn)座元件對其宿主有著積極和消極的影響，但是很有可能的是，在任何特定的物種中，特別是那些有效種群規(guī)模較小的人類，大多數(shù)轉(zhuǎn)座元件僅靠遺傳漂變就實現(xiàn)了固定，現(xiàn)在則大部分對其宿主保持中性。何時我們能說轉(zhuǎn)座元件已經(jīng)與細(xì)胞功能所聯(lián)合了呢？最初的ENCODE論文宣稱“對80%的基因組起作用”，這引起了極大的爭論與爭議。技術(shù)上來說，ENCODE只是將“生化”活性賦予給了基因組的這一大部分。然而，批評人士反對流行媒體的宏大聲明(《華盛頓郵報》的標(biāo)題:“人類基因組新分析揭穿了垃圾DNA概念”)，也反對ENCODE未能阻止這種誤解(196,197,198)。對于這些批評者來說，忽視功能的進(jìn)化定義是一個重大的錯誤。
???????這個爭論很容易擴(kuò)展到包含轉(zhuǎn)座元件。轉(zhuǎn)座元件構(gòu)成了被斷定為垃圾DNA大部分組成?，F(xiàn)如今，這個詞主要被媒體使用或者濫用，但實際上在演化生物學(xué)中，它具有很深的根源。不管語義定義如何，需要哪些證據(jù)去賦予轉(zhuǎn)座元件功能呢？許多轉(zhuǎn)座元件編碼大范圍的生化活動，那有利于它們自己的繁殖。例如，TEs通常含有啟動子或增強(qiáng)子元件，這些元件可以綁架細(xì)胞RNA聚合酶進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，而自主元件編碼具有各種生化和酶活性的蛋白質(zhì)，所有這些都是轉(zhuǎn)座子復(fù)制所必需的。這些活動能讓它們發(fā)揮作用嗎?
???????在不同物種之間多變的轉(zhuǎn)座元件使利用標(biāo)準(zhǔn)的流程去識別它們的調(diào)控功能相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性。例如一個關(guān)于HERVs,尤其是HERV-H效應(yīng)對干細(xì)胞和多能性的影響的有趣研究，就必須使用新的范式來解釋，而這些范式不能通過深度進(jìn)化保守來暗示功能，因為這些特殊的ERV在大猿類之外是不存在的。
???????進(jìn)化約束可以在更短的時間尺度上測量，包括種群水平，但這仍然是一個統(tǒng)計上具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，特別是對非編碼序列。自然功能缺失等位基因可能存在于人類群體中，如果它們的影響明顯，就可以研究它們對健康的影響，但這些非常罕見，不允許進(jìn)行系統(tǒng)的研究?？梢詫μ囟ǖ娜祟愞D(zhuǎn)座元件位點進(jìn)行基因敲除，以測試其調(diào)控作用，但這些敲除僅限于體外系統(tǒng)，特別是當(dāng)模型物種中不存在同源轉(zhuǎn)座元件時。在此背景下，利用強(qiáng)大的基因組工程工具和大量的突變體和其他遺傳資源，如植物、真菌和昆蟲，研究轉(zhuǎn)座元件對模式物種的影響也將繼續(xù)具有極其重要的價值。
???????最后，越來越多的共識要求在將細(xì)胞功能分配給轉(zhuǎn)座元件時更加嚴(yán)格，特別是為了宿主的適應(yīng)度效益。事實上，一個轉(zhuǎn)座元件表現(xiàn)出生化活性(如那些被轉(zhuǎn)錄因子束縛或位于染色質(zhì)開放區(qū)域內(nèi)的活性)，不能等同于一個轉(zhuǎn)座元件在序列水平上表現(xiàn)出凈化選擇的證據(jù)，或者認(rèn)為當(dāng)基因改變時會導(dǎo)致有害或功能失調(diào)的表型?；蚪M和表觀基因組的精確編輯和操作的最新進(jìn)展，包括重復(fù)元素，為系統(tǒng)評估TEs的功能意義提供了希望。

Env: Envelope protein
ERV: Endogenous retrovirus
HERV: Human endogenous retrovirus
L1: Long interspersed nuclear element 1
LINE: Long interspersed nuclear element
LTR: Long terminal repeat
SINE: Short interspersed nuclear element
TE: Transposable element

科學(xué)家揭示肝硬化細(xì)胞水平發(fā)病機(jī)制 |“小柯”論文速遞

“小柯”是一個科學(xué)新聞寫作機(jī)器人，由中國科學(xué)報社聯(lián)合北京大學(xué)高水平科研團(tuán)隊研發(fā)而成，旨在幫助科學(xué)家以中文方式快速獲取全球高水平英文論文發(fā)布的最新科研進(jìn)展。
《自然》
● 科學(xué)家揭示肝硬化細(xì)胞水平發(fā)病機(jī)制
英國愛丁堡大學(xué)炎癥研究中心N. C. Henderson和P. Ramachandran研究組合作發(fā)現(xiàn)在單細(xì)胞水平上肝硬化的纖維化生態(tài)位。相關(guān)論文2019年10月9日在線發(fā)表于《自然》。
為了獲得細(xì)胞水平的直接相關(guān)的發(fā)病機(jī)制，并為治療設(shè)計提供依據(jù)，他們分析了超過100,000個人類單細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組，從而得出了健康和肝硬化人類肝臟中存在的非實質(zhì)細(xì)胞類型的分子定義。
他們發(fā)現(xiàn)了一種新型的與疤痕相關(guān)的TREM2+CD9+巨噬細(xì)胞亞群，該亞群在肝纖維化中擴(kuò)展，從循環(huán)單核細(xì)胞分化，并且具有促纖維化作用。他們還定義了新型ACKR1+和PLVAP+內(nèi)皮細(xì)胞，它們在肝硬化中擴(kuò)展，在形態(tài)構(gòu)造上受疤痕限制并增強(qiáng)白細(xì)胞的轉(zhuǎn)運。
新型疤痕相關(guān)巨噬細(xì)胞，內(nèi)皮細(xì)胞與PDGFRα+膠原生成間充質(zhì)細(xì)胞之間相互作用的多譜系配體-受體模型揭示了包括TNFRSF12A，PDGFR和NOTCH信號傳導(dǎo)在內(nèi)的幾種促纖維化途徑的疤痕內(nèi)活性。
他們的工作在單細(xì)胞水平上剖析了未曾被預(yù)料的人體器官纖維化的細(xì)胞和分子基礎(chǔ)，并提供了發(fā)現(xiàn)肝硬化合理治療目標(biāo)所需的概念框架。
據(jù)悉，目前尚無有效的抗肝纖維化療法治療肝硬化，肝硬化是全世界的主要殺手。
相關(guān)論文信息：
● 研究解碼胎兒肝臟造血功能
劍橋大學(xué)Sam Behjati、Elisa Laurenti、Sarah A. Teichmann 和英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)Muzlifah Haniffa研究組合作解碼了人類胎兒肝臟造血功能。 這一研究成果在線發(fā)表在2019年10月9號的《自然》上。
研究人員對約140,000個肝臟和74,000個皮膚以及腎臟和卵黃囊細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序，確定了人類血液和免疫細(xì)胞在發(fā)育過程中的組成。
研究者從造血干細(xì)胞和多能祖細(xì)胞推斷分化軌跡，并評估組織微環(huán)境對血液和免疫細(xì)胞發(fā)育的影響。
研究揭示了胎兒皮膚中的生理性紅細(xì)胞生成以及卵黃囊中肥大細(xì)胞，自然殺傷細(xì)胞和先天性淋巴樣細(xì)胞前體的存在。
研究還證明了在妊娠過程中胎兒肝臟的造血成分發(fā)生了變化，其遠(yuǎn)離了主要的類紅細(xì)胞，同時伴隨著HSC / MPPs分化潛能的平行變化，研究人員并對此進(jìn)行了功能驗證。
該研究揭示的胎兒肝臟造血綜合圖譜為研究兒科血液和免疫疾病提供了藍(lán)圖，并為HSC / MPP的治療潛力提供了參考。
研究人員表示，胎兒肝臟中的決定性造血作用支持造血干細(xì)胞和多能祖細(xì)胞的自我更新和分化，但其在人類中的作用仍然不清楚。
相關(guān)論文信息：
● 新發(fā)現(xiàn)可作為黑色素瘤潛在療法
美國西雅圖福瑞德·哈金森癌癥中心Robert K. Bradley小組和紐約紀(jì)念斯隆-凱特琳癌癥中心Omar Abdel-Wahab小組合作，發(fā)現(xiàn)了癌癥中剪接體內(nèi)非典型BAF復(fù)合物的破壞，并基于這一機(jī)制提出了對待一類腫瘤惡化的治療方法。 這一研究成果在線發(fā)表在2019年10月9日的《自然》上。
研究人員結(jié)合泛癌剪接分析與陽性富集CRISPR篩選來優(yōu)化促進(jìn)腫瘤發(fā)生的拼接改變。
研究團(tuán)隊報告說，多樣的SF3B1突變集中在對BRD9的抑制上，BRD9是最近描述的非典型BAF染色質(zhì)重塑復(fù)合體的核心組成部分，該復(fù)合體也包含GLTSCR1和GLTSCR1L57。突變體SF3B1識別BRD9內(nèi)的異常的、深內(nèi)含子分支點，從而誘導(dǎo)內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒元件衍生的毒性外顯子的包被和隨后BRD9 mRNA的降解。
BRD9的清除引起了CTCF相關(guān)基因座上非經(jīng)典BAF的減少，并促進(jìn)了黑色素瘤的發(fā)生。BRD9是葡萄膜黑色素瘤中一種強(qiáng)有力的抑制劑，利用反義寡核苷酸或CRISPR介導(dǎo)誘變在SF3B1變異細(xì)胞中糾正BRD9 的錯剪接可以抑制腫瘤增長。
據(jù)悉，SF3B1是癌癥中最常見的突變RNA剪接因子，但對SF3B1突變促進(jìn)惡性腫瘤的機(jī)制了解甚少。
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● 癌癥中U1剪接體RNA發(fā)生高頻突變
加拿大多倫多大學(xué)Lincoln D. Stein研究組研究顯示，U1剪接體RNA在多種癌癥中發(fā)生突變。該項研究成果在線發(fā)表于2019年10月9日的《自然》。
他們報告了在幾種腫瘤類型中，U1 snRNA的第三個堿基處高頻出現(xiàn)的Agt;C體細(xì)胞突變。 U1的主要功能是通過堿基配對識別5C突變與肝細(xì)胞癌的酗酒和慢性淋巴細(xì)胞性白血病的侵襲性IGHV基因未突變亞型相關(guān)。
U1突變還可以使CLL患者獨立接受不良預(yù)后。他們的研究證明了剪接體RNA中最早的非編碼驅(qū)動程序之一，揭示了癌癥中異常剪接的新機(jī)制，可能代表了新的治療靶標(biāo)。
他們的發(fā)現(xiàn)還表明，驅(qū)動程序的發(fā)現(xiàn)應(yīng)擴(kuò)展到更廣泛的基因組區(qū)域。
據(jù)悉，癌癥是由稱為驅(qū)動因子的基因組改變引起的。已知有數(shù)百種編碼基因的驅(qū)動程序，但盡管進(jìn)行了深入的搜索，但迄今為止僅發(fā)現(xiàn)了少數(shù)非編碼驅(qū)動程序。
最近注意力已經(jīng)轉(zhuǎn)移到改變的RNA剪接在癌癥中的作用。盡管僅在蛋白質(zhì)編碼剪接因子）中發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致多種轉(zhuǎn)錄類型的異常剪接的驅(qū)動子突變，但仍在多種癌癥類型中得到了證實。
相比之下，由于表征非編碼癌癥驅(qū)動程序的綜合挑戰(zhàn)和snRNA基因的重復(fù)性，對剪接體非編碼成分，一系列小核RNA的癌癥相關(guān)改變的研究很少。
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● 非編碼RNA突變可引起Shh型髓母細(xì)胞瘤
近日，加拿大病童醫(yī)院Michael D. Taylor研究組發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)性非編碼的U1-snRNA突變驅(qū)動Shh型母細(xì)胞瘤的隱性剪接。2019年10月9日，國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表了這一成果。
研究人員報道了約50％的Sonic hedgehog型髓母細(xì)胞瘤中U1剪接體小核RNA的高度復(fù)發(fā)性熱點突變，該突變在其他髓母細(xì)胞瘤亞型中均不存在。
在其他36種其他腫瘤類型的2442例癌癥中，發(fā)現(xiàn)此U1-snRNA熱點突變小于0.1％。嬰兒Shh-MB基本上不存在這種突變，這種突變發(fā)生在97％的成年人和25％的青少年中。
U1-snRNA突變發(fā)生在5剪接位點結(jié)合區(qū)域，并且snRNA突變型腫瘤顯著破壞RNA剪接，并帶有過量的5隱性剪接事件。突變的U1-snRNA介導(dǎo)的可變剪接使腫瘤抑制基因失活，并激活癌基因，這是治療的新靶點，并造成了癌癥中非蛋白質(zhì)編碼基因的高度復(fù)發(fā)性和組織特異性突變。
據(jù)介紹，癌癥中的復(fù)發(fā)性體細(xì)胞單核苷酸變異很大程度上局限于蛋白質(zhì)編碼基因，在大多數(shù)兒童癌癥中很少見。
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《英國醫(yī)學(xué)雜志》
● 非酒精性脂肪肝與急性心肌梗死和卒中發(fā)病風(fēng)險的相關(guān)性
荷蘭鹿特丹伊拉斯謨大學(xué)醫(yī)學(xué)中心Naveed Sattar研究小組的一項最新研究分析了非酒精性脂肪性肝病與急性心肌梗死和卒中的發(fā)病風(fēng)險的相關(guān)性。相關(guān)論文2019年10月8日在線發(fā)表于《英國醫(yī)學(xué)雜志》。
研究組搜集了2015年12月31日前四個歐洲國家基于人口的電子基礎(chǔ)衛(wèi)生數(shù)據(jù)庫，其中意大利1542672人，荷蘭2225925人，西班牙5488397人，英國12695046人。對120795名確診為NAFLD或非酒精性脂肪性肝炎的患者平均隨訪了2.1-5.5年。
在校正年齡和吸煙因素后，與匹配的對照組相比，NAFLD或NASH患者的AMI風(fēng)險比為1.17，卒中的綜合風(fēng)險比為1.18。
而在風(fēng)險因素數(shù)據(jù)更為完整的組別中，在校正收縮壓、2型糖尿病、總膽固醇水平、他汀類藥物使用和高血壓等因素后，NAFLD或NASH患者的AMI的風(fēng)險比為1.01，卒中的風(fēng)險比為1.04。
總之，對1770萬例患者進(jìn)行常規(guī)護(hù)理，在排除心血管危險因素后，NAFLD的診斷與AMI或卒中風(fēng)險無關(guān)。NAFLD患者的成人心血管風(fēng)險評估很重要，但無需以特殊方式進(jìn)行。
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● 中國科學(xué)家系統(tǒng)評價非小細(xì)胞肺癌一線治療的療效
廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院何建行教授研究組對晚期表皮生長因子受體突變的非小細(xì)胞肺癌一線治療的療效和安全性進(jìn)行了系統(tǒng)評價和網(wǎng)絡(luò)薈萃分析。這一研究成果于2019年10月7日在線發(fā)表于《英國醫(yī)學(xué)雜志》。
研究組在PubMed、Embase、Cochrane中央對照試驗注冊中心和ClnicalTrials.gov等知名數(shù)據(jù)庫中檢索2019年5月20日之前符合標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)。
入選研究均比較了晚期EGFR突變NSCLC患者一線治療中兩種以上的療法，且至少報告以下臨床結(jié)果指標(biāo)之一：無進(jìn)展生存、總生存、客觀緩解率和3級及以上不良反應(yīng)。
18項符合條件的試驗包括4628例患者和12種治療方法：EGFR酪氨酸激酶抑制劑，基于培美曲塞的化療，培美曲塞游離化療以及聯(lián)合治療。
與吉非替尼+培美曲塞化療的療效相當(dāng)，奧希替尼顯示出最有利的無進(jìn)展生存期，顯著優(yōu)于達(dá)克替尼、阿法替尼、厄洛替尼、吉非替尼、埃克替尼、培美曲塞為基礎(chǔ)的化療、培美曲塞游離化療、阿法替尼+西妥昔單抗和吉非替尼+培美曲塞。
奧希替尼和吉非替尼聯(lián)合以培美曲塞為基礎(chǔ)的化療在提供最佳總體生存效益方面也大致相當(dāng)。
但聯(lián)合治療引起的毒性更大，尤其是厄洛替尼+貝伐單抗，易導(dǎo)致3級以上的嚴(yán)重不良事件。
不同的EGFR-TKIs顯示出不同毒性譜。兩種最常見的EGFR突變類型的亞組分析表明，在外顯子19缺失的患者中，奧希替尼與最佳無進(jìn)展生存相關(guān)，而在Leu858Arg突變患者中，吉非替尼+培美曲塞化療與最佳無進(jìn)展生存相關(guān)。
總之，與其他一線治療相比，奧希替尼和吉非替尼+培美曲塞化療可顯著提高晚期EGFR突變的NSCLC患者的無進(jìn)展生存期和總生存期。
對于外顯子19缺失和Leu858Arg突變的患者，奧希替尼和吉非替尼+培美曲塞化療的無進(jìn)展生存最優(yōu)。
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● 慢性阻塞性肺病患者預(yù)后預(yù)測模型的系統(tǒng)評價
希臘約阿尼納大學(xué)醫(yī)學(xué)院Evangelos Evangelou研究團(tuán)隊系統(tǒng)分析和批判評價了慢性阻塞性肺病患者預(yù)后的預(yù)測模型。這一研究成果于2019年10月4日在線發(fā)表于《英國醫(yī)學(xué)雜志》。
研究組系統(tǒng)搜索了228篇符合條件的文獻(xiàn)，描述了408個預(yù)后模型的開發(fā)，38個模型的外部驗證，以及20個針對COPD以外疾病預(yù)后模型的驗證。
408個預(yù)后模型建立于三個臨床環(huán)境：239個針對門診患者，155個針對住院患者，14個針對急診患者。
這408個預(yù)后模型中，最普遍的終點是死亡率、COPD急性加重和再次住院的風(fēng)險。
總體來說，最常用的預(yù)測因素是年齡、一秒用力呼氣量、性別、體重指數(shù)和吸煙。在408個預(yù)后模型中，100個得到了內(nèi)部驗證，91個檢測了校準(zhǔn)開發(fā)模型。
286個模型無法展示，只有56個模型可通過完整方程式展示。C統(tǒng)計模型可對311個模型進(jìn)行判別。
38個模型進(jìn)行了外部驗證，但其中只有12個由一個完全獨立的團(tuán)隊進(jìn)行驗證。只有7個預(yù)后模型的總體偏倚風(fēng)險較低。
總之，該研究對COPD患者預(yù)后預(yù)測模型進(jìn)行了詳細(xì)的描繪和評估，發(fā)現(xiàn)它們的開發(fā)過程存在一些方法上的缺陷，且外部驗證率較低。
未來的研究應(yīng)著眼于通過更新和外部驗證來對現(xiàn)有的這些模型進(jìn)行改進(jìn)，并在臨床實踐中對它們的安全性、臨床有效性和成本效益進(jìn)行評估。
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CRISPR/Cas9 系統(tǒng)目前的研究熱點有哪些方面

1.什么是CRISPR/Cas9？ CRISPR----Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats 是在細(xì)菌和古細(xì)菌中廣泛存在的成簇的、有規(guī)律的、間隔的短回文重復(fù)序列。07年，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌可以用CRISPR系統(tǒng)抵抗噬菌體的入侵；08年，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的 CRISPR系統(tǒng)能夠阻止外源質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移。是細(xì)菌的一種獲得性免疫系統(tǒng)。 Cas----CRISPR-associated CRISPR/Cas9----CRIPSR- Cas系統(tǒng)分為Type I、TypeII 、Type III三種類型。在TypeII 系統(tǒng)中包含一個標(biāo)志性的Cas9蛋白（參與crRNA的成熟以及降解入侵的噬菌體DNA或外源質(zhì)粒)。CRISPR/Cas系統(tǒng)和Cas9蛋白結(jié)合成復(fù)合 體，發(fā)揮識別和降解入侵的外源DNA功能。 2.CRISPR/Cas9的優(yōu)缺點 優(yōu)點： 構(gòu)建方便簡單快捷 高效的介導(dǎo)基因定點敲入和基因組的點突變 精確的切口酶活性提高了基因治療的安全性 缺點： 嚴(yán)重的脫靶性 3.CRISPR/Cas9的用途 CRISPR/Cas9被改造成第三代人工核酸內(nèi)切酶（前兩代分別是ZFN和TALEN），用于復(fù)雜基因組的編輯，目前該技術(shù)應(yīng)用于人類細(xì)胞、斑馬魚、小鼠及細(xì)菌的基因組精確修飾。 4.CRISPR/Cas9目前熱點 CRISPR/Cas9有個極大的優(yōu)勢就是可以改造為切口酶，在DNA的特定位置制造單鏈切口，這樣不會引起非同源末端連接，但是可以激活同源細(xì)胞的重組。 這套系統(tǒng)目前的主要用途是在以下幾個方面： 基因定點InDel突變 基因定點敲入 兩位點同時突變 小片段的缺失 編碼基因和非編碼基因（lncRNA、microRNA）的靶向基因敲除

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