転移因子: 古代のウイルス DNA が初期胚の発達を形作る(Transposable Elements: Ancient Viral DNA Shapes Early Embryo Development)

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2025-01-20 ミュンヘン大学(LMU)

ミュンヘン大学(LMU)の研究チームは、古代ウイルス由来のDNA断片であるトランスポゾンが、哺乳類の初期胚発生において重要な役割を果たすことを明らかにしました。研究では、マウス、ウシ、ブタ、ウサギ、アカゲザルなど複数の哺乳類種の胚を比較し、これらのトランスポゾンが種ごとに異なるタイプで再活性化されることを発見しました。この再活性化は、細胞の多能性維持や分化過程に影響を与える可能性があり、将来的には幹細胞の分化誘導や再生医療への応用が期待されます。さらに、この研究は、初期胚発生における遺伝子発現の調節機構の理解を深めるとともに、進化的に保存された遺伝子調節ネットワークの解明にも貢献します。

<関連情報>

転写開始のアトラスは、哺乳類の初期発生における遺伝子と転移因子の発現の制御原理を明らかにする An atlas of transcription initiation reveals regulatory principles of gene and transposable element expression in early mammalian development

Marlies E. Oomen∙ Diego Rodriguez-Terrones∙ Mayuko Kurome∙ … ∙ Eckhard Wolf∙ Henrik Kaessmann∙ Maria-Elena Torres-Padilla
Cell  Published:January 20, 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.12.013

Graphical abstract

転移因子: 古代のウイルス DNA が初期胚の発達を形作る(Transposable Elements: Ancient Viral DNA Shapes Early Embryo Development)

Highlights

•Mapping transcription start site reveals genome regulatory principles in early embryos
•Transposable elements exhibit convergent and divergent patterns across species
•LTRs, SINEs, LINEs, and DNA transposons drive chimeric transcripts in early embryos
•Ancient transposable elements are transcribed during mammalian development

Summary

Transcriptional activation of the embryonic genome (EGA) is a major developmental landmark enabling the embryo to become independent from maternal control. The magnitude and control of transcriptional reprogramming during this event across mammals remains poorly understood. Here, we developed Smart-seq+5′ for high sensitivity, full-length transcript coverage and simultaneous capture of 5′ transcript information from single cells and single embryos. Using Smart-seq+5′, we profiled 34 developmental stages in 5 mammalian species and provide an extensive characterization of the transcriptional repertoire of early development before, during, and after EGA. We demonstrate widespread transposable element (TE)-driven transcription across species, including, remarkably, of DNA transposons. We identify 19,657 TE-driven genic transcripts, suggesting extensive TE co-option in early development over evolutionary timescales. TEs display similar expression dynamics across species and species-specific patterns, suggesting shared and divergent regulation. Our work provides a powerful resource for understanding transcriptional regulation of mammalian development.

細胞遺伝子工学
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