2026年1月20日，中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院細胞器與干細胞研究組在 Cell Discovery?期刊上發(fā)表了題為 “Post-transcriptional control of endogenous retroviruses by L1td1 suppresses totipotency acquisition in pluripotent stem cells” 的論文。該研究發(fā)現(xiàn)L1td1，作為多能干細胞中限制全能性獲得的“守門者”， 它一旦“松懈”，細胞將有望回溯至生命最初的“全能”狀態(tài)。L1td1通過招募CCR4-NOT復合物，特異性介導全能性相關基因及內(nèi)源性逆轉錄病毒轉錄本的降解。本工作揭示了全能性和多能性轉變過程中關鍵的轉錄后調(diào)控機制，首次闡明了源自逆轉座子的蛋白在抑制內(nèi)源病毒元件、調(diào)控細胞命運中的獨特功能。

生命始于一個全能受精卵，隨著發(fā)育進行，細胞潛能逐漸“鎖定”，變?yōu)槎嗄芨杉毎?，失去發(fā)育成胎盤等組織的全能性。因此，全能性（Totipotency）與多能性（Pluripotency）的轉換是早期胚胎發(fā)育的核心事件。在二細胞胚胎期，合子基因組激活（ZGA）伴隨著內(nèi)源性逆轉錄病毒MERVL及Zscan4等全能性基因的瞬時表達。隨著早期發(fā)育到達囊胚期，這些基因被迅速沉默，細胞由全能性狀態(tài)進入多能性狀態(tài)。如何逆轉這一過程、重新“解鎖”細胞的全能狀態(tài)，是再生醫(yī)學和生命科學的終極夢想之一。全能性與多能性轉換的轉錄及表觀遺傳調(diào)控機制已被深入研究，然而，亞細胞水平的轉錄后調(diào)控尤其是RNA降解，仍然是一個謎。

L1td1本身起源于基因組中一段可“跳躍”的病毒樣遺傳元件（LINE-1逆轉錄轉座子），是哺乳動物基因組中唯一由LINE-1馴化而來的蛋白編碼基因，在多能干細胞中高表達。團隊利用小鼠和人的多能干細胞模型證實，L1td1的缺失使細胞中大量全能性基因被激活，表達特征顯著類似于生命最初期的胚胎細胞（小鼠二細胞樣、人八細胞樣狀態(tài)），這意味著細胞自發(fā)地向更原始、潛能更高的狀態(tài)轉變。L1td1蛋白能夠特異性識別并結合一批與全能性相關的基因（如Zscan4家族）和一類“沉睡”在基因組中的古老病毒遺傳片段（內(nèi)源性逆轉錄病毒轉座子，如MERVL-int, MT2_Mm），作為“守衛(wèi)者”使用細胞內(nèi)的“降解武器”（CCR4-NOT復合物），將這些維持全能性所必需的RNA分子快速降解，從而將細胞“鎖”在多能狀態(tài)。重要的是，研究還發(fā)現(xiàn)“守衛(wèi)者”L1td1還能抑制其進化上的“祖先”LINE-1 RNA，提示其具有廣泛抑制逆轉錄轉座子的保守功能。

綜上，該研究首次揭示了L1td1作為連接轉座子沉默與細胞命運決定的關鍵樞紐，解析了馴化轉座子蛋白通過CCR4-NOT通路調(diào)控全能性的新機制。該發(fā)現(xiàn)不僅深化了對早期胚胎發(fā)育中RNA動態(tài)調(diào)控、基因組穩(wěn)定與進化博弈的理解，也為在再生醫(yī)學中獲取全能性細胞、實現(xiàn)異種器官再生提供了新的理論依據(jù)。

本研究獲國家重點研發(fā)項目、中國科學院、國家自然科學基金、中國科學院青年創(chuàng)新促進會、廣東省和廣州市的經(jīng)費支持。劉興國研究員和鄔毅副研究員為該論文共同通訊作者。鄔毅、劉陽、黃奕樂為該論文并列第一作者。

論文鏈接

圖注：L1td1由逆轉錄轉座子在進化中馴化為蛋白質，反過來抑制其“祖先”元件的活動，而擔任多能性的“守衛(wèi)者”。L1td1宛如一只被人類馴化的忠誠獵犬，回身斥退荒原上的狼群祖先，正是“柴門立雪吠深恩，猶向荒原叱祖痕”；而其忠誠守護多能性“大門”的堅定職責，則恰如“莫道馴來霜眉改，千年肝膽守寒閽”?！獊碜詣⑴d國研究員的創(chuàng)意