科學研究 - 築波大學利用iPS細胞發現逆轉錄電腦病毒基因沉默新機制

日本築波大學醫學醫療系西村健副教授、久武幸司教授等的研究團隊，日前發現了在用逆轉錄電腦病毒轉染細胞時，可以抑制電腦病毒來源基因表現的全新分子機制。TAF-Iα蛋白質會結合在逆轉錄電腦病毒基因體的引子結合位置（Primer-binding site, PBS）周圍，從而阻止了該基因的表達。

京都大學山中伸彌教授世界上首次製備出人工誘導多功能幹細胞（iPS細胞）時，即利用逆轉錄電腦病毒載體將KLF4、OCT4、SOX2和c-MYC四個初始化誘導基因導入人源細胞内。因爲iPS細胞具備分化成各種各樣的組織細胞的潛能，所以有必要後期抑制初始化誘導基因的表達。抑制逆轉錄電腦病毒攜入的外源性基因表現，也是評價iPS細胞優良的重要指標之一。之前在用逆轉錄電腦病毒作爲載體進行iPS細胞的轉染誘導時即發現，誘導程序中逆轉錄電腦病毒自身的基因後期會被抑制表達（基因沉默）。但這種基因沉默以什麼樣的機制來起動的仍不清楚。

另外，人類基因體DNA中還殘存一些遠古時代人類被傳染逆轉錄電腦病毒攜帶的内源性基因資訊。這些内源性電腦病毒基因一旦被重新喚醒表達，也將對人類造成極大的危險。因此，保證這些内源性電腦病毒基因沉默，防止其被再活化，對維持人類基因體的穩定性也極爲重要。雖然與之相關的一些分子被陸續鑑定出來，但是詳細的分子機制等卻一直尚未明瞭。

研究團隊用實驗室獨有的SeVdp轉染載體進行iPS細胞誘導時，觀察到最早在開始誘導第五天，幾乎所有細胞都已經發生逆轉錄電腦病毒基因沉默（圖1）。

圖1 iPS細胞誘導時逆轉錄電腦病毒基因沉默

團隊然後利用該iPS細胞誘導系，解析了逆轉錄電腦病毒基因沉默的分子機制。結果發現，逆轉錄電腦病毒的PBS序列在基因沉默中發揮了重要作用，並且用於iPS細胞初始化誘導的四個基因中的三個，OCT4、SOX2和c-MYC對於該沉默的誘導是必需的。透過對誘導基因沉默時結合在PBS旁邊的分子進行功能解析鑑定發現，誘導生成iPS細胞時TAF-Iα蛋白質會同時被誘導表達，然後結合在PBS序列周圍，導致逆轉錄電腦病毒基因沉默（圖2）。