我们的DNA序列中的将近一半是由跳跃基因（也被称为转座子）组成的。它们在发育中的卵细胞的基因组内跳跃，而且在进化中起着重要的作用。但是，它们的移动也会导致新的突变，从而引发血友病和癌症等疾病产生。值得注意的是，人们对它们在发育中的生殖细胞内移动的时间和地点知之甚少。毕竟，这是确保跳跃基因在后代中传播的关键过程，但也可能导致宿主患上遗传疾病。

为了解决这个问题，在一项新的研究中，来自美国卡内基科学研究所的研究人员开发了一种新技术来追踪跳跃基因移动。他们发现，在一个特定的卵子发育期间，一组被称作逆转录转座子（retrotransposon）的跳跃基因劫持了被称作哺育细胞（nurse cell）的特殊细胞，其中哺育细胞滋养着发育中的卵子。这些跳跃基因利用哺育细胞产生侵入性物质（它们自身的拷贝，也被称为病毒样颗粒），这些侵入性物质会迁移到附近的卵子中，随后被整合到这个卵子的DNA中。相关研究结果于2018年7月26日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Hijacking Oogenesis Enables Massive Propagation of LINE and Retroviral Transposons”。

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动物不知不觉地产生一种强大的系统来抑制跳跃基因的活性，这种系统使用被称作piRNA的小非编码RNA，piRNA识别跳跃基因并抑制它们的活性。有时，跳跃基因仍然成功地移动，这提示着它们采用了一些特殊的策略来逃避piRNA的控制。然而，追踪跳跃基因移动来理解它们采取的策略是一项艰巨的任务。

在这项新的研究中，这些研究人员以黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）为研究对象，开发出追踪跳跃基因移动的方法。为了便于开展研究，他们破坏了piRNA抑制以增加这些跳跃基因的活性，然后在卵子发育过程中监测它们的移动。这导致他们发现了允许跳跃基因移动的策略。

论文通信作者、卡内基科学研究所研究员Zhao Zhang说，“我们非常吃惊地发现这些跳跃基因几乎不会在产生发育中的卵细胞的干细胞内移动，这可能是因为这些干细胞仅有两个基因组拷贝供这些跳跃基因使用。相反，这些跳跃基因使用起支持作用的哺育细胞，每个哺育细胞提供多达数千个基因组拷贝，这样它们就可作为大规模制造病毒样颗粒的工厂。不过，它们并没有整合到产生它们的哺育细胞中。相反，它们等待时机，直到它们被运送到与哺育细胞连接在一起的卵细胞中，在那里，跳跃基因的上百个新的自身拷贝被整合到卵子DNA中。我们的研究展示了寄生性遗传元件如何根据时间调整它们的活性和区分不同的细胞类型以便强劲地传播它们的自身拷贝、促进进化变化和导致疾病。”

作为在果蝇和哺乳动物中研究卵子发育的一名先锋，卡内基科学研究所胚胎学系科学家Allan Spradling评论道，“我的团队已发现哺乳动物的卵子发育使用许多与果蝇相同的机制，比如利用哺育细胞滋养发育中的卵子。因此，这些研究发现可能也在理解哺乳动物进化和疾病产生中起着重要的作用。”

参考资料：Lu Wang, Kun Dou, Sungjin Moon et al. Hijacking Oogenesis Enables Massive Propagation of LINE and Retroviral Transposons. Cell, Published Online: 26 July 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.06.040.