一种全新的酶可对抗寄生的基因组TE序列
科学家们发现了一种名为 PUCH 的酶，它对于阻止寄生 DNA 序列在我们基因组中的传播至关重要。 这一发现可以让我们深入了解我们的身体如何识别和对抗内部威胁（如基因组寄生虫）和外部威胁（如病毒和细菌）。
德国美因茨分子生物学研究所 (IMB) 的 René Ketting 教授团队与奥地利维也纳 Max Perutz 实验室的 Sebastian Falk 博士团队发现了一种新酶 PUCH，它在预防 寄生 DNA 在我们基因组中的传播。 这一突破可以让我们更深入地了解我们的系统如何识别和对抗病原体，从而帮助抵御感染。
我们的细胞不断受到数百万外来入侵者的攻击，例如病毒和细菌。 为了防止我们生病，我们的身体有一个免疫系统——一整群细胞，专门检测和消灭这些入侵者。 然而，我们的细胞不仅面临来自外部敌人的威胁，还面临来自内部的威胁。
令人惊讶的是，我们基因组的 45% 由数千个基因组寄生虫组成，即称为转座元件 (TE) 的重复 DNA 序列。 TE 存在于所有生物体中，但没有特定功能。 然而，它们可能很危险。 TE 也被称为“跳跃基因”，因为它们可以将自身复制并粘贴到我们 DNA 中的新位置。
这是一个主要问题，因为它可能导致突变，导致我们的细胞停止正常工作或癌变。 因此，当 TE 寻求繁殖时，我们几乎一半的基因组不断与另一半进行游击战，而我们的细胞则试图阻止它们扩散。
我们的细胞如何对抗这些内部敌人？ 幸运的是，我们的细胞已经进化出了一种由特殊蛋白质组成的基因组防御系统，其作用是追捕 TE 并阻止它们复制。 在《自然》杂志上发表的一篇新论文中，René Ketting 和 Sebastian Falk 及其研究团队报告了他们对 PUCH 的发现——一种全新的、以前未知的酶类型，它是这种基因组防御系统的关键。 他们发现 PUCH 在产生称为 piRNA 的小分子方面发挥着至关重要的作用，当 TE 试图“跳跃”时，piRNA 会检测到它们。 然后，它们激活基因组防御系统，在 TE 粘贴到我们 DNA 中的新位置之前阻止它们。
研究人员在秀丽隐杆线虫（一种常用于生物学研究的简单无脊椎动物）的细胞中发现了 PUCH。 然而，这些发现也可能揭示我们自身免疫系统的工作原理。 PUCH 的特点是独特的分子结构，称为 Schlafen 折叠。
具有Schlafen折叠的酶也存在于小鼠和人类体内，它们似乎在先天免疫中发挥作用，这是人体抵御病毒和细菌的第一道防线。 例如，一些 Schlafen 蛋白会干扰人类病毒的复制。 另一方面，一些病毒，例如猴痘病毒，也可能使用 Schlafen 蛋白来攻击细胞的防御系统。 René Ketting 怀疑 Schlafen 蛋白可能在包括人类在内的许多物种的免疫中发挥更广泛、保守的作用。
“Schlafen 蛋白可能代表了哺乳动物免疫反应与控制 TE 的高度保守的基于 RNA 的机制之间以前未知的分子联系，”Ketting 说，他也是美因茨约翰内斯古腾堡大学 (JGU) 的生物学教授。 如果是这样，Schlafen 蛋白可能代表了一种常见的防御机制，既可以对抗病毒和细菌等外部敌人，也可以对抗 TE 等内部敌人。
Sebastian Falk 补充道：“可以想象，Schlafen 蛋白已被重新改造为酶，保护细胞免受 TE 等传染性 DNA 序列的侵害。这一发现可能会深刻影响我们对先天免疫生物学的理解。”
