转座子在连接到果蝇端粒过程中以染色质为基础的定位机制

The spread of transposable elements threatens the integrity and function of the host genome. When dealing with this threat, the host can sometimes coerce the selfish element into performing essential function for its own survival. One of the best examples for a domesticated selfish element is the non-LTR retrotranspsons that populate the telomeres in Drosophila species. These elements transpose only to the ends of the chromosome and serve to counter incomplete replication of DNA ends. How these elements achieve specific targeting to the telomeres is not known. In particular, we don't know whether and how special features of the telomeric chromatin affect this targeting process. In addition, little is known about the relative contributions from host factors and the transposon itself for accomplishing end targeting. In this proposal, we design experiments that could define the various contributions from key elements of the targeting process.

转座子在生物体内的蔓延会威胁宿主基因组的稳定与功能。为了抵挡这些威胁，宿主有时和转座子协同进化，使后者为其履行必需的生存功能。在这种宿主"驯化"自私元素的例子中，最有意思的是果蝇利用non-LTR反转录转座子来执行对染色体端粒的保护。这些转座子只靶向端粒，为何有如此的准确度我们一无所知。在这个课题中，我们将会研究以宿主染色质结构为基础，调节转座子靶向端粒的机制。我们也会弄清果蝇宿主如何与转座子相互作用以完成控制靶向的机制。

转座子是“自私的遗传元素”，其生命活动影响宿主的基因组稳定性，对其如何选择插入位点我们了解甚少。果蝇的染色体末端富集反转座子，它们是如何定点插入端粒区域一直是个谜，本项目拟通过对果蝇端粒特异的HeT-A反转座子的系统研究，发现调控转座子插入位点选择的共性机制。我们的前期结果表明， HeT-A反转座子编码的Orf1蛋白在增殖细胞的细胞核中形成球状结构，项目的主要研究内容是围绕对这个球状结构进行成分分析，细胞定位分析，细胞周期分析，以及寻找控制其形成的宿主因子，通过这些研究我们意在发掘端粒保护的共性机制，从而解释端粒转座子是如何特异定位于染色体末端的。我们发现转座子球结构是由Orf1蛋白包裹转座子的RNA形成，这种大型球状的转座子RNP在以往的文献中没有报道，因此我们的结果为转座子结构与功能领域提供了重要的新发现。我们也发现转座子球结构在细胞中定位于端粒，而且转座球只在细胞的S期出现，因此转座球可能在端粒正在进行复制时被招募到染色体末端而完成转座，我们也证明了这个重要假设，我们的结果因此揭示了端粒保护的共性规律之一：端粒的延伸与端粒的复制是耦合的，而且反转座子就是利用这个规律而达到定向插入染色体末端的目的。在寻找影响端粒转座子RNP形成与定位的宿主因子的工作中，我们发现了一个崭新的保护端粒的蛋白质复合体，这个我们命名为MTV的复合体特异保护端粒单链DNA，同时也参与端粒反转座子的调控，MTV的功能与招募端粒酶的保护单链的CST复合物是一致的，因此我们的结果揭示了另一个端粒保护的共性规律：单链结合蛋白复合物招募端粒延伸的功能。除了以上成果，在本项目的支持下，我们还在其他的几个研究方向取得了可喜的研究成果，充分利用了国家宝贵的经费支持。通过项目的四年支持，团队共发表了SCI文章七篇，培养了一名博士后人员，一名博士毕业生，两名硕士毕业生。