Nature Genetics：任兵组揭示内源性逆转录病毒能够影响染色质三维结构

来源：BioArt

染色质的三维结构在某种程度上影响组织特异性的基因调控。近几年研究染色质三维结构最常用的工具是Hi-C。2012年任兵及其他实验室通过研究Hi-C图谱发现哺乳动物基因组由三千多个拓扑结构域（TAD）组成。这些拓扑结构域在不同细胞之间，以及人和小鼠之间高度保守以及稳定。很多研究表明，一旦拓扑结构域被破坏，将会导致基因的异常表达甚至导致疾病。但是由于Hi-C相当昂贵，所以还未普及使用，因此染色质三维结构在发育的过程当中如何重构，在不同的物种之间如何进化出新的结构，以及什么序列影响这些变化，还有待更多的研究。

2019年8月19日，加州大学圣地亚哥分校任兵课题组和Neil C. Chi课题组合作（共同一作为张延晓、李厅、Sebastian Preissl博士）在Nature Genetics杂志上发表文章Transcriptionally active HERV-H retrotransposons demarcate topologically associating domains in human pluripotent stem cells，揭示了内源性逆转录病毒能够影响染色质三维结构，有可能对于灵长类进化出新的基因调控逻辑产生影响。

在该工作中，研究人员运用了体外心肌分化的系统，试图阐释染色质结构在心肌分化过程当中如何变化，以及如何影响基因表达的调控。然而在Hi-C的图谱里，研究人员意外地发现了一些拓扑结构域特异地存在于多功能干细胞当中，并且发现这些拓扑结构域与一种高表达的人内源性逆转录病毒（HERV-H）密切相关。通过一系列的基因敲除、敲低、以及敲入实验，研究人员证实了HERV-H确实可以在干细胞中形成新的TAD，并且影响周围基因的表达。通过与其他灵长类动物诱导干细胞的比较，发现这些TAD仅在类人猿中出现，说明HERV-H在灵长类进化的过程当中引入了全新的染色质结构，有可能对于灵长类进化出新的基因调控逻辑产生影响。

这项工作第一次揭示了内源性逆转录病毒能够影响染色质三维结构，产生细胞特异性的TAD；而内源性逆转录病毒与基因组的进化息息相关，从而其在逆转录插入到新的基因组位点时能够产生新的TAD并影响周围基因的调控。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41588-019-0479-7