遗传

来自过去的基因组的建筑师

遗骸的遗迹,ré跑步者是碎片’移动DNA,有时候’病毒起源。这些 ” gènes sauteurs “提供可塑性é inouïe aux génomes des ê非常生动,井延迟à简单的突变。

GaïlCristofari.
本文保留用于科学用户
胎盘

2003年4月14日,était annoncé l’achèvement du projet génome humain :我们终于有了équençage complet de l’ADN de notre espèce. à la joie de l’利用完成的成员éda bien vite l’incompréhension :g的编码部分ènes(外显子),翻译成prot的人éines repré只有几个百分之几 脱氧核糖核酸。我们的其余部分是什么?énome ? La vaste majorité我们的染色体实际上是ée de séquences hautement répétées et dispersées :ranstposons。我们的染色体是一个océ这样的ransposons o ù émergent quelques îlots d’exons perdus.

这些转座子,如此历史és éléments génétiques mobiles, élé可转换或G.ènes跳线,是碎片’ADN capables de se ré镀铬和分散在染色体中,grâce à une machinerie moléculaire spécialisée, souvent codée par l’élément lui-même. Quel est leur rôle ? Vestiges d’un passé pouvant ê遥远,有时穿过巴里ères interespè这些,他们为一些必需品获得了职能,例如通过培训胎盘。但是,它也恰好是颠覆è我们的细胞和y的紊乱é时钟病理过程,包括癌éreux.

« couper-coller » ou « copier-coller » ?

根据其操作模式,或者,有两个主要的ransposons家庭,或« couper-coller », soit « copier-coller »。第一个能够’exciser sous forme d’ADN, et de se réinsé在g的其他地方é不,我。他们弥补了托房子的家庭à 脱氧核糖核酸,通常只是互相és transposons.

L’其他家庭,的家庭« copier-coller »,是人类最丰富的。一种élément du génome est d’abord transcrit en RNA.那么这一点 RNA. 转化为DNA和intégré ailleurs dans le gé不,我。然后我们谈谈ré跑步者。夹子酶é这个过程是复制a的逆转录酶 RNA. sous forme d’脱氧核糖核酸。这种酶被共享ée avec les ré特罗维病毒,如艾滋病毒,它们可能是ancêtres. D’在其他地方,r之间的区别étrotransposons et réTrovirus有时会模糊 : certains réTrotransposons拿走了他们的Indépendance vis-à-vis de leur hôte originel après avoir acquis un gène d’信封并已成为réTrovirus。相反,有些rétrovirus ont infecté la ligné他们的h e groudinaleôte(性别细胞)和表现désormais comme des ré跑车,传播’une génération à l’autre.

魔鬼é他们的丰富,只有一小部分ré跑步器可以是ré现代人的Plical。大多数是遗物’évé古代,有些发生在’é灵长类动物或哺乳动物的卷è甚至年长,在此期间’apparition des vertébrés. S’他们因为他们的力量而失败了é在过程中的粗俗’é卷,突变修改它们à小,有些人已经获得了’其他功能,我们会回来。

我们的g只有一个子家庭仍然非常活跃énome : les rétrotransposons线-1(适用于 长三个元素1)或l1,哪个n’ont pas d’病毒起源。他们也参加了ré镀金(我们谈论rétrotransposition) d’autres élé不可转换的亲属,不逆转录酶,例如séalu或sva成员。但是,在数以千计的副本中’éléments L1 de notre gé名词,只有一百个能够géné新副本。这些l1是所有性格é人类的风险,我们所爱的人表兄弟,黑猩猩é有自己的家庭d和大猩猩’élé有源转移的分子。

自从此以来équençage initial du gé人类名称,重点放在TRès petit nombre d’individus, pour é基于R卡éférence, les génomes de milliers d’individus ont été séquencés à遍及世界。虽然相似,但它们差异èrent tous de faç我们或多或少都很重要。这些变型G.éné蜱虫仅仅是对NUCL的修改é窗帘,但有时有时会更大échelle,像宽的délé特别是辅助或插入’élé可转换元素。因此,两个人在约300个关于PR的染色体位置的区别ésence ou l’absence d’un éléL1。考虑到’ensemble des élé可转换元素,代表é为每个单独的罚款约1,200种变种,或700,000对基础。

现代人类中最活跃的反射转换是旧活动的遗物

conséquences sur l’expression des gè是重要的。的确,这是’une des propriétés remarquables des élé可转换元素要包含sé功能扬声器R.égulatrices de l’表达自己的gènes utilisées lors de leur ré。他们吸引了é也是一家机械épigénétique qui conduit à leur répression. Dè在他们的插入或公关期间ès d’un gè有时翻译成’后者灭活。 conséquences peuvent être plus subtiles :修改水平’expression du gène,破坏其表达的时空概况,甚至是é新形式的gènes ou d’une dépendance à环境因素。

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“剪切”或“复印机”? DNA转座子 (向上) 根据第一模式操作:DNA片段通过酶,转座酶移动并配合基因组的其他地方。 Retrotransaps. (以下) 首先,被复制到RNA(初始DNA仍然在适当的地方),然后将后者被逆转录酶转录成新DNA。后者最终插入染色体中。

©用于科学

横向计划« variabilité génomique » coordonné par l’Inserm是一个联盟d’十几个实验室çais qui vient de dé笑。这个项目是’appuie sur le séquençage complet du gé在法国占地4,000人的名词瞄准à comprendre le rôle joué par les gè他们在d上的变体é发展病理学。它包括一个组件,飞行员é par notre é团队,对多样性é génétique due aux élé可转换元素。在ESP.ère qu’il nous éclairera sur la prédisposition génétique à某些病程,如心血管疾病,神经系统或癌症éreuses.

À la fin des anné1980年,海格哈泽安,à l’université John Hopkins, à Baltimore, aux États-Unis, é研究了负责的突变’hémophilie. Il a dé覆盖着插入’éléments L1 dans la région codant du gè因子VIII(凝血演员),患者H.é机制。没有一个父母没有édait ces insertions.

这个观察était remarquable à plus d’un titre :不仅是她émontrait qu’有很多élé在人类中有活性的转换作业,也是如此’他们可以开车à des maladies géné蜱虫。我们今天知道’这些插入hé可争购可以发生在性细胞中,精子ï和鸡蛋,父母。据估计,一个新的né sur 15 pourrait être doté d’un nouveau rétrotransposon inséré。幸运的是,所有这些新插入都不会引起系统é明疾病G.énétiques !

玛莎ïques génétiques

Haig Kazazian的工作,更多é我们有男人és avec l’éJose-Luis Garcia-Perez团队,à l’université d’ÉDimbourg表明R的过程é在第一个过程中也可以发生跑步ères étapes du dé胚胎发育。因此,一些细胞’身体或胎盘是那么ège d’insertions et d’其他许多’我们之间是Chemères géné蜱虫。胚胎插入物成为H.éré如果他们在差异之前发生é首先是细胞à l’性细胞的起源(胚珠和精子ïdes).

这个mosaïque géné在D期间可以发生,在D期间é胚胎发育,或même chez l’adulte !!在大多数成年组织中,réTrotransposons L1是répriméS众多的mé阻止其表达和r的细胞浮杆菌é。但是,有一个值得注意的例外。的工作’Alysson Muotri和Fred Gage,在Salk Institute,à圣地亚哥,已经显示出来é que les ré跑步者是r.éactivé在大脑中’ê人和啮齿动物。自他们D.é2005年首次涵盖,我们仍然不知道是什么缺点équences de ce phénomène :它是C功能的正常甚至重要的过程éré勇士或复杂性é de notre cerveau ? Une suractivité des ré跑步罐头可以être à l’神经系统或神经疾病的起源égéné如斯派科尔é聂或帕金森病 ?这些问题已开辟了一个尝试领域ès intense.

Fred Gage A R实验室écemment révélé在老鼠中,那个’L1的新副本的积累可以être influencée par les premières expé生活的事实,连接环境和ALTérations géné蜱在大脑中。 r.éTrotransposons L1是également fréquemment réactivé在人类肿瘤中。 Kathleen Burns Group,à l’université John Hopkins, a détecté la machinerie de réPR的跑步ès de la moitié des tumeurs épithé德奈斯。许多实验室à全世界都有éré新的L1在肿瘤中插入,但它们在周围的正常组织中缺席。

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这déplacements de transposons (红色的) 取决于他们来的地方有各种后果。在癌症肿瘤中 (在),细胞可以变得更具侵略性,更能够触发转移。在神经元的干细胞中 (b)大脑变成了马赛克,其中细胞没有相同的基因组。在配子起源的细胞中 (vs)诞生的人将佩戴单独的遗传变异。在胚胎织物中 (d)与中胚层一样,整个身体变成马赛克,来自所讨论的组织的器官,例如骨架,遗传地与其他骨架不同。

©为J.A. A. Erwin等人的科学。,NAT。录神经科学,2014年。

更多R.écemment, une large é关于g的国际财团概率é癌症,男人ée par JoséTubio和Peter Campbell,经过验证é que la réactivation des réTrotransposons可以开车à un large éventail d’alté染色体口粮,尤其是在消化道的癌症中(Cavité orale, œsophagus,胃和结肠)或肺。 G.énéticiens ont identifié des milliers d’插入,还有反转,摇动或宽Délétions jusqu’à几百万对基地,相关ées aux insertions.

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这déplacements des transposons (和) 由于Krab结构域中所谓的锌指蛋白募集所谓的锌手指蛋白,闭嘴的调节 (kzfp,橙色) 谁认识到他们和。在涉及突变的过程结束时,这些KZFP蛋白质来控制旁边的某些基因的表达,并以前的情况并非如此。

©用于科学

Qu’en est-il du volet épigénétique ?化学变化’DNA和组蛋白,这些方法éines围着哪一个’ADN s’enroule, jouent un rôr的重要事物égulation des gènes, et dans la répression des ré跑步者。这个简介épigénétique est profondément altérécancéreuses. Aussi, l’idée qui a longtemps prévalu était que ces altérations é足以大量的réactiver les réTrotransposons L1,谁总是代码功能机械。

这个假设èse était néanmoins difficile à测试有两个原因。 D.’abord, la séquence des ré跑车几乎相同。然后他们的位置在génome varie énormé在撒谎。在这种情况下,如何知道,在肿瘤细胞,大多数情况下é des L1 est réactivéE,或者如果只是少数副本甚至是一个’exprime, conduisant à新插页?

L’结合几种创新方法équenç我们的年龄和生物信息学é团队,以及Peter Campbell的团队,à l’institut Sanger à剑桥,斯科特德文,à l’université马里兰州,允许决定 : seule une poignéL1副本的E处于细胞类型或给定织物中的活性é。其中一些副本是人口中的多态性 : pré只有在一些人,他们只能代表é发送了PR的因素é织物癌症布局où他们活跃。换句话说,我们不是全部égaux vis-à-vis des ré跑步和他们的效果可能是诱惑ènes.

Al插入é在户子......或几乎

仍然是一个重要的问题 : les élé可转换的分子S.’insèrent-ils de façon totalement aléatoire dans le gé名词,或者他们瞄准régions particulières ? L’étude d’organismes modèles et des réTrovirus投入光明ère la diversité des stratégies adoptées : certains élé特权可转换的细节égient les ré最可达的染色体,d’autres des régions particuliè紧凑型G.énome. Certains préfèrent les gènes, d’autres les évitent.

如果我们考虑ère le génome comme un écosystème où les élé可转换事件占据所有可能的利基,而不是’en est-il des rétrotransposons L1 ? Deux études publiées simultanément, par notre é团队和约翰莫兰的团队,à l’université密歇根州,表明L1没有’insèrent pas de façon homogène dans notre 脱氧核糖核酸。不是é到处都是,他们是家伙ère influencés par l’é染色质或PR的凝结ésence des gènes.

指导他们的int的主要因素égration est la présence d’un trèS短图案(一套基地’DNA)被鳕鱼酶识别ées par l’élél1和引导ré跑步。这个主题n’est pas réparti de la même façon dans toutes les ré染色体园,两股双股élice d’ADN. En quoi ces ré苏拉特他们很重要 ? En comparant les régions où un L1 peut s’insérer et celles où在过程中被发现’évolution d’一人口,在代表上ère, en négatif, les ré在其中’insertion d’un rétrotransposon peut ê破坏性。相反,’enrichissement d’插入ré杨,例如在肿瘤中,可以放在光线中è那些贡献的人à肿瘤生长。

我们有很多坚持é关于蛋白质效果ènes des rétrotransposons, à通过他们的插入génome. L’étude du syndrome d’Aicardi-Goutiè特别是éDaniel Stetson的团队,à l’université de Washington, et d’Alysson Muotri, à l’université de Californie, à圣地亚哥,已经开辟了新的观点。这种疾病的患者génétique rare présentent des symptô我的炎症,和é神经系统泉水é重要的武力,特别是在大脑中。

这套症状ômes éVOCE肠蠕病感染énal,但没有已知的病毒n’a été détecté. La ré炎症似乎是炎症être initié通过生产’ADN complémentaire des réTrotransposons L1及其在细胞的细胞质中的积累。我们不知道这些摩尔écules d’DNA离开内核où la ré跑步是最多的ès des chromosomes.

基因组可以被认为是经过者占据所有利基的生态系统

É雷鸣,在此期间é细胞nesce,c’est-à - 防盗投影é prolifé老化期间细胞,pH值énomè类似似乎发生了 !!染色质和其他品牌épigénétiques sont profondément remodelées, les réTrotransposons L1是réactivés, sans que l’on détecte d’insertions : leur ADN complémentaire s’在细胞质中积聚并激活ré炎症力ée à l’interféron.

这个r.é炎症响应,à许多相关病理的来源é衰老,在细胞时被废除– ou les souris – sont traité使用逆转录酶抑制剂,使用é他对抗艾滋病毒。这écouverte de l’é约翰·塞维夫团队’université de Brown, suggère que les ré跑步将直接涉及é衰老,而且’有可能限制他们的效果élétères à通过药理学方法。

新R.éseaux de gènes

我们’avons dit, les élé可转换的细节与他们一起运输équences régulatrices de l’expression des gènes, qu’他们为自己的帐户使用,谁可以采取行动à distance. Ces sé因此被重新分配ées dans le gé在迁移期间的法院élé可转换的细节何时有各种效果’ils s’insèrent près ou dans un gène.

L’hypothèse est ancienne :Barbara McClintock,诺贝尔价格é1983年在1983年进行了恰当的dé在ANN中覆盖着销售子ées 1950, a suggéré très tôt qu’ils pouvaient contrôler les gè。 Roy Britten和Eric Davidson在Années 1970, allè进一步通过想象,转座子将分散r的这些模块égulation et cré新R.éseaux gé允许A.é努力和快速适应à变化的环境。这些例子很多à travers les règnes végétal ou animal.

例如,l’insertion de ré上游的跑步体’un gène impliqué dans la réBiosynth的守护è用花青素,一种颜料,在génome de l’导致的橙色à l’é血液橙子融合,一个角色è对寒冷敏感。

或者phal的颜色变化è桦木,一只夜蝴蝶。后者存在于表单中â融合的颜色é用地衣覆盖的科糖。但是,到Début du XIX.e siècle, l’insertion d’un élé转移到gène lié à在一些障碍中的色素沉着ènes让他们变得更暗。à la même époque, en pleine ré工业演变,刺破的树干à大气污染的原因é。暗形状然后变得更合适ée to cabouflage pré露水,鸟类和更换ça quasiment entiè几年的清晰形状ées !

在人类,l’équipe de CéThe Dric Feschotte,然后à l’université de l’Utah, a identifié une famille de rétrovirus endogènes(mer41),已入侵gé名词有45个à 60 millions d’années, et y est désormais figée. Ces éléments contrôlent en partie la réponse antivirale innée,因为她已经分散了é几百原因’ADN capables d’activer les gènes proches en réponse à l’interféron gamma, une protéine介入控制ô系统系统ème immunitaire.

F Aç在类似的,乔安娜Wysocka集团,à l’université de Stanford, a découvert qu’un sous-groupe de séquences dérivées du rétrovirus endogène HERVK, qui n’仅存在于homino的灵长类动物中ï包括人类,控制ô在长期染色体距离l’activité de centaines de gè活跃在胚胎细胞中。

不可或缺的锌手指

这个词组épendance entre les élé可转换元素和gé名词谁容纳他们été profondément renforcée, chez les vertébrés, par l’扩大和显着多样化’une famille de protéines dites à doigt de zinc à域名Krab(KZFP)。它在妈妈介于200到400之间ères. Ces protéines s’associent à l’ADN de façon très spécifique : chaque protéine reconnaît un court motif d’单个DNA并诱导变化D.’é周围染色质的TAT,驾驶à une réG转录的压力ènes qu’它包含。这些KzFP的广泛靶向靶向éléments transposables.

考虑到équence, la prolifé这些转座子包含在内’expression des gènes environnants régulée. Le scénario proposé ré由Didier Trono,的’école polytechnique fédéLausanne Rale,Résume ainsi : les protéines KZFP contrôlent l’expression de gè大nes for dé胚胎或神经发展。偶尔,他们是réquisitionnés pour ré底漆一个特定的家庭ère d’élé在这些组织中转移元素。这些转座子乘以和分散在g中éNOME,带来了新的KZFP PR绑定网站ès de nouveaux gènes. à或多或少长期,这个过程’éteint, car, d’他被阻止的一部分é par les KZFP et, d’另一方面,每个副本都会累积突变’inactivent. NéVirtoins,KZFP绑定模式有été disséminés et sont à présent à même de réguler de nouveaux gè。如果这些创新带来了优势électif quelconque, l’élé携带模式的可转换将逐渐成为électionné, voire fixé在人口。简而言之,转座子和g之间的关系é诺姆广泛贡献à l’évolution des réseaux de régulation des gènes.

这élé可转换的细节带来可塑性é inouïe aux génomes des ê非常生动,井延迟à简单的突变’脱氧核糖核酸。他们的酶促机械及其结构成分具有également été une source d’推出的显着创新à l’基本生理功能的外观。

L’最引人注目的例子之一是l’apparition de l’immunité在绿色中获得ébrés, fondéE关于抗体的多样化。的确,在D期间éveloppement du systè我免疫,g的一些模块è这些抗体是réarrangéS由组合游戏实现,à un très grand nombre d’可能的抗体。通过这种方式,我们可以应对à l’extrême diversité des agents pathogè谁环绕着我们。金大卫·施塔茨,à l’université Yale, l’a montré,发起这个r的酶é行动,rag1和rag2,dérivent d’un transposon à 脱氧核糖核酸NOMMéProtorag。我们的系统è因此,我免疫是驯化的果实’un élément transposable !

胎盘是

更多R.écemment dans l’histoire évolutive, l’胎盘的发明(连接mère à l’胚胎中的胚胎èRes(所谓的胎盘)是直接李ée à l’与r的性或胚胎细胞感染étrovirus qui ont été détournés。的确,所有的rétrovirus portent à他们的prote的表面éines d’包络允许细胞和病毒膜熔化,首先ère étape de l’infection. Ces protéines有时会影响’action du systè我免疫。如果这些都不是étrovirus n’est capable aujourd’hui de se répliquer et d’感染一个人,两个gènes de protéines de l’信封,Syncytins,始终是功能性的并且有一个rô基本的生理学。

实际上,Syncytins,表达了ées àTrophablast细胞的表面,部分’胚胎将贡献à训练胎盘,开车à这些细胞的融合,aétape clé投资。他们也会有所贡献à la toléM的免疫学乘坐ère envers l’enfant, é很多拒绝。此外,Thierry Heidmann组,à l’Gustave-Roussy Institute,显示é该驯化信封的驯化étrovirus endogènes在fa中遇到了很多次çon indé在课程期间’évolution des mammifères.

最后,最后一个例子,gène , 涉及é dans la plasticité synaptique, dérive d’un rétrotransposon qui s’est inséré dans le génome de l’ancêtre commun des vertébrés terrestres, les tétrapodes.

所以,除了他们的rôle central dans l’expression des gènes, les élé可转换元素贡献é à l’é生理功能的推动为必不可少的我们免疫力é,我们的繁殖或我们的手术cérébral. étant donné qu’他们构成了更多的一半é de notre génome, mê如果一个小部分有été domestiquée,很可能很好’其他例子休息à dé覆盖。是我们的自尊,如果我们受苦,我们欠了很多à des gènes souvent qualifiés d’égoïstes.

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