细菌、垃圾和跳跃的基因:最新一期的《基因组生物学》现已上线
在上个月的特刊之后,基因组生物学花了11月的时间来排毒表观基因组学。相反,我们一直在回答这样的问题:你的皮肤微生物群对伤口有什么反应?如果所有这些产生非编码rna的基因组片段都不是垃圾,那么它们的功能是什么?CpG岛启动子与染色质状态有什么关系?(我猜排毒是不彻底的。)
如果垃圾DNA有一个好的候选,那么内源性逆转录病毒(或ERVs)一定是它。这些可移动的元素从基因组的一个位跳到另一个位,似乎只对自己的增殖感兴趣。他们只知道如何复制和粘贴自己,所以他们有什么用呢?但《基因组生物学》编辑委员会成员约翰·里恩(John Rinn)曾被《大众科学》(PopSci)总结为“中途辍学的溜冰鼠变成了王牌生物学家”,他提出,ERVs实际上可能对推动基因组的有益变化很重要。
里恩是lncRNA (long non-coding RNA)方面的专家,他提出了这样一个问题:ERVs是否可能在lncRNA进化过程中发挥作用?里恩和他的博士后大卫·凯利(David Kelley,基因组生物学非常受欢迎的文章《QUAKE》的作者)一起发现,基因组中的lncRNA位点确实在ERVs中得到了丰富,尤其是在调控区域,这表明ERVs可能负责打开或关闭lncRNA转录本。《经济学人》的一篇专题文章对这项工作进行了详细介绍,其中对一种被称为HERVH的ERV进行了特别有趣的观察,这种ERV在lncrna的转录调控中发挥了重要作用,尤其是在干细胞中。
这些都很有趣,但是我们是否已经把问题向前移动了一步?ERVs可能在调节lncrna方面有用,但如果它们不编码蛋白质,那么所有这些lncrna的意义何在呢?即便是克里斯•梅森(Chris Mason)精彩的中心教条修订版(参见我们的观点文章),也无法真正回答这个问题。虽然我们已经知道单个lncrna有多种多样的功能,但有一种理论希望赋予它们全部的功能:有争议的、可能改变范式的ceRNA假说。ceRNAs是RNA转录本,可以通过竞争有限的共享mirna来交叉调节彼此的丰度,这种行为独立于RNA可能具有的任何蛋白编码功能。少数具体的例子已经发表,但尚不清楚ceRNAs是普遍存在的现象,还是仅仅局限于少数转录本的怪癖。
Ana Marques, Chris Ponting(也是编辑委员会成员)和同事们想知道ceRNA假说是否可以解释在哺乳动物基因组中保留的许多伪基因,这些伪基因本应该是垃圾。他们寻找证据,证明这些伪基因中的一部分,即那些已经失去了蛋白编码功能的基因,可能还保留着非编码信使rna的功能,从而通过自然选择得以保留。
在这个问题的其他部分,Ben Lehner展示了转录相关的组蛋白修饰在有和没有CpG岛启动子的基因之间的差异;一项调查监测表面和深层的皮肤微生物群落后,表面损伤;对2007年至1937年分离出的肺炎球菌的分析追踪了PMEN1耐多药菌株的出现。微生物的耐药性当然是进化的快车道,让lncrna和erv远远落在后面。