基因Tes,也称为转座子(Transposable Elements, TEs),是一类能够在基因组中移动的DNA序列。它们占据了哺乳动物基因组的一半左右。TEs具有自我复制的能力,能够在基因组中插入到新的位置,这一过程称为转座。TEs不仅能够在基因组中移动,还可以通过表达自身的产物来影响宿主的转录过程。此外,TEs还可能携带调节序列,这些序列即使在TEs失去转座能力后,仍然可以影响宿主的转录过程。
TEs对基因表达的调节作用是近年来研究的热点。研究发现,TEs可以提供增强子和启动子序列,从而影响宿主基因的表达。此外,TEs还可以改变三维染色质结构,产生新的调节基因,包括非编码RNA和转录因子。这些调节机制有助于TEs促进基因表达的进化,并促进哺乳动物生理和发育中的遗传新颖性的出现[1]。
在癌症中,TEs的作用也十分重要。TEs的遗传和表观遗传进化涉及到癌症中基因活动的利用。TEs可以直接促进癌症特异性基因活动。因此,TEs在癌症中既有促进癌症进化的作用,也有可能成为癌症治疗的靶点[2]。研究发现,在人类癌症中,TEs的隐藏调节元件可以被表观遗传地重新激活,从而影响癌症的发生。这种现象被称为“癌症适应性利用”(onco-exaptation),它在多种癌症类型中普遍存在,是癌症发生的重要机制之一[4]。
植物基因组中也存在着大量的TEs,它们对基因表达也有着重要的影响。研究发现,TEs可以通过三种方式影响基因表达:首先,TEs插入基因的内含子或非编码区通常不会对基因的表达水平或剪接产生显著影响;其次,TEs可以提供新的替代启动子,导致新的表达模式或产生新的编码潜能;最后,TEs插入基因附近可以通过多种机制影响基因表达,例如,TEs可以作为增强子或插入现有的增强子中,从而影响转录产物的产生[3]。
综上所述,TEs在基因表达调节中发挥着重要的作用。它们可以通过多种机制影响基因表达,从而影响生物的生理和发育。此外,TEs还与多种疾病的发生和发展有关,包括癌症。因此,研究TEs在基因表达调节中的作用对于深入理解基因表达的调控机制,以及疾病的发生机制具有重要意义。
参考文献:
1. Fueyo, Raquel, Judd, Julius, Feschotte, Cedric, Wysocka, Joanna. 2022. Roles of transposable elements in the regulation of mammalian transcription. In Nature reviews. Molecular cell biology, 23, 481-497. doi:10.1038/s41580-022-00457-y. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35228718/
2. Liang, Yonghao, Qu, Xuan, Shah, Nakul M, Wang, Ting. 2024. Towards targeting transposable elements for cancer therapy. In Nature reviews. Cancer, 24, 123-140. doi:10.1038/s41568-023-00653-8. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38228901/
3. Hirsch, Cory D, Springer, Nathan M. 2016. Transposable element influences on gene expression in plants. In Biochimica et biophysica acta. Gene regulatory mechanisms, 1860, 157-165. doi:10.1016/j.bbagrm.2016.05.010. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27235540/
4. Jang, Hyo Sik, Shah, Nakul M, Du, Alan Y, Gordon, Jeffrey I, Wang, Ting. 2019. Transposable elements drive widespread expression of oncogenes in human cancers. In Nature genetics, 51, 611-617. doi:10.1038/s41588-019-0373-3. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30926969/