转座因子在哺乳动物进化中的关键作用

人类基因组包含450万个转座因子（TE）拷贝，即所谓的自私的DNA序列，能够通过剪切和粘贴或复制和粘贴机制在基因组中移动。这些TE占普通哺乳动物基因组中所有DNA的30-50％，传统上被视为遗传自由装载者，在基因组中搭便车而没有给宿主生物带来任何好处。但是，最近，科学家已经开始发现一些案例，在这些案例中，宿主已选择TE序列以提供有用的功能，例如编码宿主蛋白的一部分。在《核酸研究》杂志上发表的一项新研究中，Nishihara Hidenori教授对TE序列的选择进行了迄今为止最全面的分析，发现了成千上万个潜在的TE序列，并暗示转座因子在哺乳动物进化中的关键作用。

转座因子在哺乳动物进化中的关键作用

Nishihara博士说：“我特别感兴趣的是TE序列对乳腺进化的潜在影响，该器官负责产生牛奶，并且正如其名称所暗示的那样，是哺乳动物的主要区别特征。 ”为了鉴定出可能选择的TE序列，Nishihara博士使用了四种蛋白-ERα，FoxA1，GATA3和AP2β。 -与DNA结合以调节参与乳腺发育的蛋白质的产生。然后，Nishihara博士将这些蛋白质结合的基因组中的所有DNA序列定位。出人意料的是，整个基因组中所有结合位点的20-30％位于TE中，多达38,500个TE含有至少一个结合位点。其中大多数是复制和粘贴类型的TE，即逆转录转座子，可自我复制，并在新位置保留新副本。

研究内容

TE衍生的结合位点序列在物种间比预期的更为保守，这表明它们在进化过程中得以保存，因为它们具有某些重要功能。 Nishihara博士认为，这些TE序列已被选作增强子，即增加附近基因转录的DNA元素。通过与乳腺发育的四个主要调节剂之一结合，这些增强剂最终增加了参与乳腺发育的蛋白质的产量。

Nishihara博士随后调查了在哺乳动物进化过程中何时获得这些TE序列，并发现了两个截然不同的捕获阶段：大约60-70％是在所有胎盘哺乳动物（Eutheria）的祖先中获得的，而10-20％可以追溯到新世界猴（Simiiformes）的祖先。此外，似乎还有另一波收购ER的浪潮？小鼠和大鼠（鼠科）的祖先中的结合位点。因此，通过在整个基因组中提供大量潜在的调控元件结合位点，TEs可能对乳腺的出现及其在哺乳动物中的进化具有重大影响，

Nishihara博士的研究揭示了转座因子在哺乳动物进化中的关键作用，TEs在乳腺调节元件进化中的深层次参与。然而，目前尚不清楚TE介导的调控网络进化模式有多普遍。西原博士至少认为乳腺在这方面并不是唯一的。他指出，“除了乳腺，哺乳动物还有许多共同的特征，比如新皮层、闭合的第二腭和毛发。我希望未来的研究能够发现许多其他种类的胚胎干细胞，它们与哺乳动物的这些特征的进化有着相似的关系。”

引用

Tokyo Institute of Technology. "Not so selfish after all -- Key role of transposable elements in mammalian evolution." ScienceDaily. ScienceDaily, 20 November 2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/11/191120131408.htm.