我们的大部分遗传物质由古代病毒DNA的成千上万的残余组成，称为转座元件。这些残余在广泛的生命形式中存在。曾经被认为是我们遗传组成的“黑暗面”，慕尼黑亥姆霍兹研究所和路德维希-马克西米利安大学（LMU）研究人员的研究揭示了它们在早期胚胎发育中的重要作用。
关于古代病毒DNA功能的问题
转座元件是古代病毒DNA的残余，在受精后最初的几个小时和几天内变得活跃。这一早期胚胎发育阶段标志着胚胎细胞的惊人灵活性，但控制这种适应性的机制和因素仍然没有完全理解。使用小鼠等模型的研究表明，转座元件对细胞的灵活性至关重要，但尚不清楚这是否是所有哺乳动物的共同特征。考虑到它们不同的进化背景，关于这些病毒残余如何保留在哺乳动物基因组中的问题仍然存在。深入了解调控转座元件激活机制对于增强生殖医学和阐明基因组调控的基本方面至关重要。
哺乳动物胚胎中的再激活病毒元素
由慕尼黑亥姆霍兹研究所和LMU的玛丽亚-埃琳娜·托雷斯-帕迪利亚教授领导的研究团队，旨在通过创建一种新的方法来分析这些古代DNA序列，来研究它们的基因表达。他们通过分析来自多种哺乳动物物种（包括小鼠、牛、猪、兔子和猕猴）的胚胎，编制了单个胚胎的图谱。他们的研究产生了意想不到的结果：他们发现一些曾被认为已灭绝的非常古老的病毒元素实际上在哺乳动物胚胎中是活跃的，而且每个物种展现出这些元素的独特类型。
基因研究和细胞灵活性的新机会
这些发现表明，转座元件的激活在不同物种之间得到保留。识别这些特定的元素为同时操控数千个基因在细胞中的可能性打开了令人兴奋的前景。“这种方法代表了一种全新的策略，可以影响细胞命运，比如引导干细胞分化，通常涉及同时改变无数基因，”合著者马利斯·奥门博士解释道。“我们的研究强调了理解围绕转座元件的调控框架的重要性。”
托雷斯-帕迪利亚教授补充说：“我们的研究揭示了转座元件的激活是多个哺乳动物物种早期胚胎的独特特征。这一点至关重要，因为这些早期阶段的细胞可以演变为所有类型的体细胞。通过学习这些细胞如何管理古代病毒元素，我们获得了对细胞灵活性的宝贵见解。这项研究为未来对特定调控元素的研究打开了大门，重大影响健康、疾病以及操控这些元素对细胞功能潜在影响的可能性。”
针对哺乳动物早期发育研究的全面数据集
在他们这一创新方法的同时，这项研究还产生了一组卓越的数据集合。早期胚胎发育是一个迅速变化的过程，使科学家们着迷，但大多数研究通常集中于一种物种，通常是小鼠或人类。相反，这项研究采用进化观点，通过比较多个哺乳动物物种，促进了识别哺乳动物间共同的关键调控路径。通过这项研究获得的生物学知识与广泛的数据集合相结合，将为研究发育和生殖生物学的研究者提供丰富的资源。
关于研究人员
玛丽亚-埃琳娜·托雷斯-帕迪利亚教授是慕尼黑亥姆霍兹研究所表观遗传学和干细胞研究所的主任，同时也是路德维希-马克西米利安大学（LMU）生物学院的教授。
马利斯·奥门博士是慕尼黑亥姆霍兹研究所表观遗传学和干细胞研究所的博士后研究员。
