近日，南方科技大学生命科学学院系统生物学系副教授Andrew P. Hutchins课题组在《自然—通讯》上发表最新研究成果。
该研究全面解析了转座元件（TEs）在人体三胚层分化过程中转录本的动态表达、亚细胞定位及稳定性变化，不仅揭示了TEs在胚层分化中的层次性和特异性调控模式，也为理解人类早期发育过程中的基因调控网络提供了新视角。
人类基因组近一半由转座元件（transposable element,TE）构成，但其长期以来被视为“基因组垃圾”或潜在不稳定因素。虽然在胚胎干细胞或肿瘤中已确知TEs存在异常激活，但其在关键发育阶段，即人类三胚层包括内胚层、中胚层、外胚层的分化中的动态变化及功能仍未得到系统解析。这一空缺不仅阻碍了科研人员对发育分子机制的深入理解，也影响了对发育障碍与肿瘤等疾病机制的研究。
研究团队发现，转座元件在不同胚层中表现出显著的层次性和特异性差异。此外，他们还揭示了“TE switching”的现象，即同一转座元件家族在不同类型的细胞中并不固定对应某一转录本，而是被整合进不同的转录框架。
除了表达量差异外，研究还揭示了转座元件转录本的亚细胞定位与稳定性具有细胞类型依赖性的特性。在未分化的人类胚胎干细胞中，转座元件转录本多位于细胞质或处于与染色质结合较弱、“非活跃”、易降解的状态。当分化为三胚层后，尤其是在内胚层和中胚层，转座元件转录本则更倾向于锚定核内染色质，暗示其可能通过改变局部染色质可及性，作为调控平台参与基因表达调控。此外，转录本稳定性也随胚层不同而变化，即在中胚层和外胚层中更稳定，可能支持其长期功能发挥；而在内胚层和未分化干细胞中则更易降解，更类似于短时程、阶段性的调控信号。
这种差异反映了细胞对转座元件的“差异化利用策略”，即有一些转录本被稳定化以支撑细胞命运维持，另一些则被短暂激活以快速响应发育需求。
该研究发现转座元件并非仅是“基因组寄生者”，它在人胚胎的早期发育中扮演了重要角色。研究人员系统揭示了转座元件在不同胚层分化过程中的表达模式、空间分布与稳定性调控机制，显示其在胚层发育中发挥着层级明确且高度动态的调控作用。
这一发现不仅为正确理解TE在发育和疾病中的功能提供了坚实的分子基础，也将转座元件纳入基因组功能元件网络的核心位置。深入阐明其作用机制，将为再生医学、神经发育障碍及肿瘤等疾病研究和治疗开辟新路径。
