数亿年前感染第一批动物的病毒对胚胎发育至关重要
所有动物的进化都要归功于亿万年前某些病毒感染原始生物的事实。病毒的遗传物质被整合到了第一批多细胞生物的基因组中，今天仍然存在于我们的 DNA 中。西班牙国家癌症研究中心（CNIO）的研究人员在《科学进展》（Science Advances）杂志上首次描述了这些病毒在一个对人类发育至关重要的过程中所起的作用，这个过程发生在受精后的几个小时：向多能性的转变，即卵细胞从两个细胞转变为四个细胞。
在这一步之前，胚胎的两个细胞中的每一个都是全能细胞，即可以在一个独立的生物体内发育；下一阶段的四个细胞不是全能细胞，而是多能细胞，因为它们可以分化成身体任何特化组织的细胞。
第一作者塞尔吉奥-德拉罗萨（Sergio de la Rosa）和资深作者纳比尔-朱尔德（Nabil Djouder）认为，这一发现与再生医学领域和人造胚胎的制造息息相关，因为它开辟了一种在全能期生成稳定细胞系的新方法。Djouder领导着CNIO的生长因子、营养素和癌症小组。
我们可以被看成是8%的逆转录病毒
在 5 亿多年前的寒武纪大爆发时期，世界海洋生物多样性蓬勃发展，而这些生物的基因组可能就是寒武纪大爆发的推动者。在过去十年中，人们发现这些病毒的基因序列至少占人类基因组的 8-10%。
De la Rosa 解释说："直到最近，这些病毒残余一直被认为是'垃圾 DNA'，是无法使用甚至有害的遗传物质。直觉上，人们认为基因组中有病毒是不好的。然而，近年来我们开始意识到，这些与我们共同进化了数百万年的逆转录病毒具有重要的功能，例如调节其他基因。这是一个极其活跃的研究领域。"
Nabil Djouder，CNIO 生长因子、营养素和癌症小组负责人。图片来源：Antonio Tabernero / CNIO
从全能性到多能性的过渡，一个速度问题
发表在《科学进展》（Science Advances）上的研究表明，MERVL 内源性逆转录病毒在胚胎发育过程中，尤其是在从全能性向多能性过渡的特定步骤中设定了节奏，并解释了实现这一点的机制。
Djouder说："这是内源性逆转录病毒的一个全新角色。我们发现了一种新的机制，可以解释内源性逆转录病毒如何直接控制多能性因子"。
这种新的作用机制涉及URI基因，Djouder小组正在对该基因进行深入研究。多年前，人们发现，如果在实验动物体内删除 URI，胚胎甚至无法发育。德拉罗萨想找出原因，于是发现了URI与MERVL逆转录病毒之间的联系。
研究结果表明，URI 的功能之一是使获得多能性所必需的分子发挥作用；如果 URI 不发挥作用，多能性因子也不会发挥作用，细胞仍然处于全能状态。原来是一种内源性逆转录病毒蛋白MERVL-gag调节了URI的作用。
研究人员发现，在卵母细胞中只有两个细胞的全能期，MERVL-gag 病毒蛋白的表达量很高；这种蛋白与 URI 结合，阻止其发挥作用。然而，其水平会逐渐发生变化，MERVL-gag病毒蛋白的水平会下降，URI就能发挥作用：多能性出现了。
De la Rosa 解释说："这是一个平稳的过渡。当病毒蛋白高表达时，多能因子较少；当ERV表达减少时，URI会稳定这些因子"。
"我们的研究结果揭示了内源性逆转录病毒与宿主细胞的共生共同进化，从而保证了早期胚胎发育的顺利和及时进行，"作者在《科学进展》（Science Advances）上解释说。
换句话说，病毒蛋白、URI 和多能性因子之间的三方关系是经过精细调节的，以便胚胎在胚胎发育过程中有足够的时间调整和协调从全能性到多能性和细胞系规范的平稳过渡"，Djouder 总结道。
编译来源：ScitechDaily
