近日，云南大学省部共建云南生物资源保护与利用国家重点实验室张亚平院士、赵卉研究员在SCIENCE CHINA-Life Sciences发表题为“A human-specific insertion promotes cell proliferation and migration by enhancing TBC1D8B expression”的研究论文，报道人类特异性逆转录转座片段对人TBC1D8B基因的调控作用，并首次揭示TBC1D8B基因的原癌基因特性。

重复序列在人类和其它灵长类基因组进化中发挥重要作用。逆转录转座子通过“复制－粘贴”机制实现在基因组中的移动，逆转录转座子占据人类基因组40%以上的组成，为基因组的重组、基因表达调控、基因组的稳定性和新基因的产生提供进化动力。研究人类特异的反转录转座子插入事件有助于解析人类基因组进化特点以及揭示人类与其他灵长类的进化差异。

通过对人－黑猩猩－大猩猩-红毛猩猩全基因组比较分析，研究团队鉴定到X染色体上一段人类特异的446bp序列插入（Insert-446），该片段来自人类5号染色体的EBF1基因，通过LINE-1介导的逆转录转座机制反向插入人类X染色体上的TBC1D8B基因内含子中（图1）。Insert-446在尼安德特人和丹尼索瓦人等古人类基因组中存在，并在现代人群中快速固定，提示其在人类祖先中经历了快速的群体固定过程。进一步的功能研究揭示Insert-446通过与转录因子MZF1和MSX1结合，调控宿主基因TBC1D8B的高表达。人和猕猴的转录组数据分析证实，在多数器官中人TBC1D8B表达显著高于猕猴（图2），这些结果表明Insert-446通过发挥增强子活性进而调控人的TBC1D8B表达。

图1. 人类TBC1D8B基因内的特异性反转录转座事件。（A）人类TBC1D8B基因内含子11存在人类特异性插入片段（Insert-446）；（B)Insert-446来源于EBF1基因内含子6序列，通过逆转录转座机制反向插入到TBC1D8B基因中；（C）灵长类EBF1基因插入原始片段的进化及其在人类X染色体上复制后的平行进化。

研究团队进一步研究发现，该基因的过表达在体外促进细胞增殖、细胞迁移、DNA合成和G1/S细胞周期转换，敲低细胞内源性表达效果反之。同时，肿瘤细胞中TBC1D8B基因的敲除可抑制动物体内的成瘤（图2），而且该基因在多种肿瘤细胞和组织中显著高表达，并与多种癌症的不良预后相关。因此，研究结果首次明晰了TBC1D8B基因的原癌基因活性作用。有意思的是，这些活性的发挥均依赖于该基因上TBC结构域的双指活性位点（538R和573Q）得以实现。

通过CRISPR/Cas9基因编辑技术，研究团队敲除细胞中的Insert-446片段，结果显示编辑后的细胞降低了TBC1D8B基因的内源性表达，进而减缓细胞增殖、细胞迁移、DNA合成和G1/S细胞周期转换等细胞表型（图2）。这些研究结果表明，人类特异性的Insert-446插入，通过上调人TBC1D8B基因的表达来促进细胞的增殖和迁移。这些发现对解析人类特异的进化历史及表型进化具有重要意义。

图2. Insert-446发挥增强子活性，促进人TBC1D8B基因表达。（A）双荧光素酶活性实验；（B)Insert-446转录因子预测；(C)ChIP-qPCR；（D）转录因子敲低对TBC1D8B表达的影响；（E)CRISPR/Cas9敲除Insert-446；MCF10A细胞中Insert-446敲除后对TBC1D8B表达（F）和DNA合成的影响（G）；HCC1806细胞中TBC1D8B基因敲除对小鼠成瘤的影响（H和I）。

云南大学赵卉研究员为论文的第一和通讯作者，昆明医科大学刘林林副教授、云南省肿瘤医院孙健博士后、云南大学博士研究生金莲、中国科学院昆明动物研究所谢海兵副研究员为论文的共同第一作者，张亚平院士和昆明医科大学陈策实研究员为该论文的共同通讯作者。本研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、云南省重点研发计划、云南大学“双一流”建设项目的资助。

论文链接：https://www.sciengine.com/SCLS/doi/10.1007/s11427-023-2442-3;JSESSIONID=ae46dec0-d083-4ecb-b9a3-30b559488ab4

供稿：重点实验室

编辑：李哲 责任编辑：王崴