所有動物的進化都要歸功於億萬年前某些病毒感染原始生物的事實。病毒的遺傳物質被整合到了第一批多細胞生物的基因組中，今天仍然存在於我們的 DNA 中。西班牙國家研究中心（CNIO）的研究人員在《科學進展》（Science Advances）雜誌上首次描述了這些病毒在一個對人類發育至關重要的過程中所起的作用，這個過程發生在受精後的幾個小時：向多能性的轉變，即卵細胞從兩個細胞轉變為四個細胞。
在這一步之前，胚胎的兩個細胞中的每一個都是全能細胞，即可以在一個獨立的生物體內發育；下一階段的四個細胞不是全能細胞，而是多能細胞，因為它們可以分化成身體任何特化組織的細胞。
第一作者塞爾吉奧-德拉羅薩（Sergio de la Rosa）和資深作者納比爾-朱爾德（Nabil Djouder）認為，這一發現與再生醫學領域和人造胚胎的製造息息相關，因為它開闢了一種在全能期生成穩定細胞系的新方法。Djouder領導著CNIO的生長因子、營養素和癌症小組。
我們可以被看成是8%的逆轉錄病毒
在 5 億多年前的寒武紀大爆發時期，世界海洋生物多樣性蓬勃發展，而這些生物的基因組可能就是寒武紀大爆發的推動者。在過去十年中，人們發現這些病毒的基因序列至少佔人類基因組的 8-10%。
De la Rosa 解釋說："直到最近，這些病毒殘餘一直被認為是垃圾 DNA，是無法使用甚至有害的遺傳物質。直覺上，人們認為基因組中有病毒是不好的。然而，近年來我們開始意識到，這些與我們共同進化了數百萬年的逆轉錄病毒具有重要的功能，例如調節其他基因。這是一個極其活躍的研究領域。"
Nabil Djouder，CNIO 生長因子、營養素和癌症小組負責人。圖片來源：Antonio Tabernero / CNIO
從全能性到多能性的過渡，一個速度問題
發表在《科學進展》（Science Advances）上的研究表明，MERVL 內源性逆轉錄病毒在胚胎髮育過程中，尤其是在從全能性向多能性過渡的特定步驟中設定了節奏，並解釋了實現這一點的機制。
Djouder說："這是內源性逆轉錄病毒的一個全新角色。我們發現了一種新的機制，可以解釋內源性逆轉錄病毒如何直接控制多能性因子"。
這種新的作用機制涉及URI基因，Djouder小組正在對該基因進行深入研究。多年前，人們發現，如果在實驗動物體內刪除 URI，胚胎甚至無法發育。德拉羅薩想找出原因，於是發現了URI與MERVL逆轉錄病毒之間的聯絡。
研究結果表明，URI 的功能之一是使獲得多能性所必需的分子發揮作用；如果 URI 不發揮作用，多能性因子也不會發揮作用，細胞仍然處於全能狀態。原來是一種內源性逆轉錄病毒蛋白MERVL-gag調節了URI的作用。
研究人員發現，在卵母細胞中只有兩個細胞的全能期，MERVL-gag 病毒蛋白的表達量很高；這種蛋白與 URI 結合，阻止其發揮作用。然而，其水平會逐漸發生變化，MERVL-gag病毒蛋白的水平會下降，URI就能發揮作用：多能性出現了。
De la Rosa 解釋說："這是一個平穩的過渡。當病毒蛋白高表達時，多能因子較少；當ERV表達減少時，URI會穩定這些因子"。
"我們的研究結果揭示了內源性逆轉錄病毒與宿主細胞的共生共同進化，從而保證了早期胚胎髮育的順利和及時進行，"作者在《科學進展》（Science Advances）上解釋說。
換句話說，病毒蛋白、URI 和多能性因子之間的三方關係是經過精細調節的，以便胚胎在胚胎髮育過程中有足夠的時間調整和協調從全能性到多能性和細胞系規範的平穩過渡"，Djouder 總結道。
編譯來源：ScitechDaily
