揭开脊椎动物的髓鞘进化之谜
一只鱼髓鞘是包裹神经轴突的外壳，是由中枢神经系统中的少突胶质细胞产生的。从进化上来看，在有颌类脊椎动物中首次出现髓鞘，髓鞘的出现使得神经冲动可以快速传递，促进更复杂的大脑结构和更多样的物种形态出现，但是在脊椎动物进化过程中是什么引起了髓鞘化这一关键事件的出现仍不清楚。年2月15日，来自英国AltosLabs-剑桥科学研究所的RobinJ.M.Franklin和TanayGhosh（第一作者兼共同通讯）研究团队在Cell上发表题为Aretrovirallinktovertebratemyelinationthroughretrotransposon-RNA-mediatedcontrolofmyelingeneexpression的文章，发现一种来源于逆转录病毒的逆转录转座子RNLTR12-int对于髓鞘基因的表达至关重要，RNLTR12-int的转录本可以结合SOX10来调控Mbp表达，在所有的有颌类脊椎动物基因组中都含有RNLTR12-int类似序列（RetroMyelin），可能是趋同进化导致了RetroMyelin和髓鞘的出现。内源性逆转录病毒（ERV）型逆转录转座子是远古逆转录病毒序列的残留物，它们持续存在于基因组中，证明了数亿年前开始的多种逆转录病毒向其脊椎动物宿主内源化。虽然大多数都在进化过程中累积突变，失去了转座能力，但是也有许多在进化中被”驯化“，具有了基因调控功能，例如某些逆转录转座子参与干细胞身份的维持，但是逆转录转座子在少突胶质细胞的成熟过程中的功能仍不清楚。为了找到逆转录转座子特异的探针，研究人员对出生后第7天的大鼠大脑中分离的少突胶质前体细胞（OPC）和少突胶质细胞（OL）进行了AffymetrixChip，WGCNA分析显示，有13个不同的高度共调控基因模块在OL中显著上调或下调，其中与OL最显著相关的模块在GO分析中可被“髓鞘形成“代表，提示该模块的逆转录转座子可能参与髓鞘化基因的表达，其中逆转录转座子RNLTR12-Int在OL中表达量比OPC要高，并与髓鞘基因共表达网络相对应，此外还通过实验验证了RNLTR12-Int在OL中的表达量是OPC的2.5倍。因此，RNLTR12-Int可能是myelin/Mbp的调控因子。接下来，为了研究RNLTR12-Int的功能，他们用siRNA敲降RNLTR12-Int，发现可以抑制MBP表达和OL形态发生，MBP+OL减少了98%。然后他们检测了RNLTR12-Int对于分化的OPC的整体基因表达的影响，发现敲降RNLTR12-Int后大多数与髓鞘化相关的差异表达基因都下调了。之后他们检测了敲降RNLTR12-Int对于髓鞘形成发育过程中OL细胞谱系的影响，谱系示踪结果显示，虽然OPC分化成OL并没有受到抑制，但是MBP的表达显著下调，髓鞘化程度更弱。由于非编码RNA也可以结合某些转录因子来影响靶基因表达，他们检测了RNLTR12-Int是否影响SOX10介导的Mbp转录，RIP结果显示RNLTR12-Int编码的转录本可以结合SOX10，并且进一步实验结果表明RNLTR12-Int对于SOX10结合到Mbp启动子区域是必需的。然后他们在有颌类脊椎动物、无颌类脊椎动物和某些无脊椎动物基因组中进行检测，发现在所有的有颌类脊椎动物基因组中都可以检测到RNLTR12-Int类似序列，并将其命名为RetroMyelin（retrotransposonsequencesassociatedwithmyelinevolution），而在无颌类脊椎动物和无脊椎动物中则检测不到这样的序列。脊椎动物基因组中的RetroMyelin序列可能在其物种形成之前从最近的共同祖先那里获得一次，或者在物种形成后通过多次逆转录病毒入侵获得。在前一种情况下，序列分化将在祖先阶段开始，并且从一个物种随机采样的拷贝不会聚集在系统发育树中。然而，如果RetroMyelin是在物种形成后获得的，那么每个物种的序列拷贝将形成单独的簇，因为分化只会发生在一个物种内。于是他们从22个不同物种中采样得到了多个RetroMyelin拷贝，在重构的系统发育树中，他们发现来自每个物种的拷贝会聚集在一起，提示在最终物种形成之后发生独立的入侵事件，随后宿主物种内序列拷贝逐渐多样化。因此，RetroMyelin序列进入宿主基因组及其对Mbp表达的共同选择可能是通过趋同进化发生的。最后为了研究在其他脊椎动物中RetroMyelin是否也发挥相似的功能，他们利用斑马鱼和爪蟾进行研究，发现破坏RetroMyelin序列可以抑制MBP表达，因此，在其他脊椎动物中RetroMyelin也具有相似的功能。RetroMyelin调控髓鞘基因表达总的来说，这项研究揭示了逆转录病毒来源的逆转录转座子RetroMyelin在髓鞘基因表达调控中的关键作用，以及逆转录病毒内源化对于脊椎动物髓鞘出现的重要影响。原文链接：
转载请注明：http://www.abuoumao.com/hykz/9057.html
