如果想到寄居在你体内和体表的数十亿细菌会让你感到不适，那么人类体内也充满了病毒的事实可能不会让你感到安慰。这些被诋毁的微生物实际上与我们存在的纤维紧密相连——我们大约 8% 的遗传物质是由吸收的逆转录病毒形式构成的，艾滋病病原体 HIV 也属于这个病毒家族。
我们与这些所谓的内源性逆转录病毒的亲密关系可能让人感到不安，但上周发表在《细胞报告》上的一项研究表明，它们可能通过参与大脑发育来帮助塑造这种思考。通过操纵小鼠的基因，研究人员发现了一些证据，表明一些内源性逆转录病毒获得了新的角色，这些角色对我们不太遥远的啮齿类亲属的大脑发育非常重要。瑞典隆德大学的研究员、该研究的主要作者约翰·雅各布森说：“与其他细胞相比，脑细胞非常复杂。利用内源性逆转录病毒可以实现更高的复杂性，特别是考虑到它们构成了基因组的大部分。”
与其他病毒不同，逆转录病毒仅包含 RNA，并且必须将其所有遗传物质插入到宿主的 DNA 中才能繁殖。当这种分子劫持发生在精子或卵细胞中时，逆转录病毒可以遗传给宿主的后代，然后这些后代再将它们传给他们的后代，以此类推。最终，突变和基因监控的结合会阻止病毒入侵者，阻止其跳到新的宿主，甚至阻止其自身复制。我们基因组中的许多内源性逆转录病毒已经被囚禁在那里数百万年。
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大多数内源性逆转录病毒都在服无期徒刑，并且基本上通过一种称为 DNA 甲基化的基因沉默过程被永久锁定。雅各布森及其同事的研究表明，某些内源性逆转录病毒并没有受到如此严厉的判决，并且可以说可以获得假释，以便在小鼠胚胎的大脑中执行重要的发育任务。
这种情况下的假释官是一种称为 TRIM28 的蛋白质，它可以通过一种更可逆的基因沉默过程，称为组蛋白修饰，将内源性逆转录病毒重新锁定。在研究人员敲除包括肝脏、大脑和白细胞在内的多种细胞中的 TRIM28 后，他们注意到小鼠的基因表达仅在大脑细胞中发生了变化。雅各布森说：“大脑细胞中调节内源性逆转录病毒的机制似乎与其他细胞中的机制不同。”
此外，通过删除编码 TRIM28 的两个基因副本中的一个来减少 TRIM28 的丰度，会导致小鼠过度活跃。这不足以得出结论，即内源性逆转录病毒是这些行为变化的原因，但结合这项研究的其他发现，它们很可能是嫌疑人。哥伦比亚大学临床神经生物学助理教授 Guia Guffanti（未参与该研究）说：“这篇论文提供了证据，表明内源性逆转录病毒通过一种动态机制在大脑中的基因表达中发挥着积极作用。”通过这种方式，内源性逆转录病毒可能有助于脑细胞更复杂地调节其基因表达，从而使它们变得更加复杂。
确定这些内源性逆转录病毒在有限的自由期间究竟在做什么将需要更多的研究，但这些实验表明，它们以某种方式参与大脑发育，这已经比它们曾经被认为具有的能力更多了。内源性逆转录病毒是更大的遗传物质类别的一部分，称为转座元件，它们曾经并且通常仍然被认为是遗传垃圾，除了占用基因组空间外，几乎没有其他作用。像这样的研究正在慢慢改变这种评估。Guffanti 说：“这为转座元件可以产生什么提供了一个全新的视角。”