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婴儿的性别?远古病毒发出了召唤

test test 6mA(ce)在孔内。细胞利用m6-A抑制年轻活跃转座子在ChrX(绿线)上的活性。(克里斯汀·罗伯特肖,太平洋生物科学)

耶鲁大学(Yale university)主导的一项新研究发现,人类和所有哺乳动物婴儿的性别可能是由一种病毒的简单修饰决定的,这种病毒在150万年前就悄悄潜入哺乳动物基因组。

“基本上,这些病毒似乎允许哺乳动物基因组不断进化,但它们也可能带来不稳定性,”耶鲁大学遗传学和干细胞中心的安德鲁·肖(Andrew Xiao)说,他是3月30日发表在《自然》(Nature)杂志网络版上的这篇论文的资深作者。“除了胚胎,人们发现这种病毒活跃的其他地方只有肿瘤和神经元。”

肖和耶鲁大学的研究小组发现了一种新的机制,通过这种机制,早期胚胎关闭了X染色体上的这种病毒,而X染色体最终决定了生物体的性别。如果这个分子标记的水平是正常的,X染色体保持活跃,女性和男性将以平等的比例出生。如果这个标记被过度表达,X染色体将被沉默,男性出生的几率将是女性的两倍。

肖教授说:“为什么哺乳动物的性别比例是由远古病毒的残余决定的,这是一个很有意思的问题。”

数千万年前,病毒侵入基因组,并在宿主的DNA中复制自己。肖估计,超过40%的人类基因组是由这样的病毒复制残留物构成的。在大多数情况下,这些残留物仍然不活跃,但最近科学家发现,它们有时在胚胎发育中扮演着令人惊讶的角色,甚至可能推动哺乳动物的进化。研究人员发现,影响性别比例的老鼠基因组中活跃的病毒是相对较近期的(从进化的角度来看),并且在X染色体上富集。

耶鲁大学领导的研究小组发现了抑制病毒的机制。研究人员说,在哺乳动物身上新发现的基因修饰是表观遗传学工具箱的惊人扩展。表观遗传学在发育过程中调节基因表达,而不改变基因序列。在新的标记物中,一个甲基键被添加到腺嘌呤上——构成DNA碱基对的四种核苷酸之一——从而使基因沉默。几十年来,大多数研究人员都认为核苷酸胞嘧啶的修饰是哺乳动物基因沉默的唯一形式。

肖说,这一机制有可能被用来抑制癌症,因为已知癌症会劫持相同的病毒进行传播。

他还指出,在其他生物中,如秀丽隐杆线虫和果蝇,这种机制发挥着完全相反的作用,激活而不是抑制基因。

肖说:“《进化》经常使用相同的片段,但目的不同,这里似乎就是这样。”

耶鲁大学的吴涛是这项研究的主要作者。

门洛帕克的太平洋生物科学公司提供了这项发现所使用的技术。

这项研究的主要资金由美国国立卫生研究院提供。