病毒已知会利用入侵的人类细胞的遗传机制来复制自身。作为这一过程的一部分，病毒会在人类的遗传物质（基因组）中留下残余物。这些病毒样插入片段被称为“转座元件”，它们是一些比病毒更简单的遗传物质片段，也使用宿主细胞的机制进行复制。
几乎所有这些插入片段都已被我们的细胞防御机制逐渐沉默，但少数被称为“跳跃基因”的片段仍然可以像病毒一样在人类基因组中移动。其中一种称为长散在核元件1（LINE-1）的片段可以独立移动。
作为一种行为类似于HIV的逆转录病毒，LINE-1“逆转录转座子”首先被复制成RNA分子，然后RNA LINE-1副本再转换回DNA并插入到基因组的新位置。通过这种方式，每次移动时逆转录转座子都会向人类基因组添加新的遗传信息，这解释了为什么现在有50万个LINE-1重复序列占据了人类基因组的20%。这些重复序列推动了基因组的进化，但也可能在LINE-1随机跳入关键基因或触发类似病毒的免疫反应导致炎症时引起神经疾病、癌症和衰老。
然而，为了复制自身，LINE-1必须进入每个细胞的核内，即容纳DNA的内部屏障。一项新研究于5月2日在线发表在《科学进展》杂志上，揭示了LINE-1在细胞不断分裂以产生替代细胞的过程中，利用核暂时破裂的短暂时期进入细胞核。研究团队发现，LINE-1 RNA利用这些时刻，与它编码的两种蛋白质之一ORF1p组装成簇，紧紧抓住DNA直到细胞分裂后核重新形成。
由纽约大学朗格尼健康中心和德国慕尼黑基因中心的研究人员领导的工作具体揭示了LINE-1只有在ORF1p——它可以结合RNA、DNA和自身多聚体——积累成数百个分子组成的凝聚体时才能结合DNA。随着更多ORF1p分子的积累，它们最终包围LINE-1 RNA，使整个簇有更多的结合位点附着在DNA上。
“我们的研究提供了关于一个已经构成人类DNA大部分的遗传元件如何成功侵入核以复制自身的关键见解，”纽约大学格罗斯曼医学院生物化学与分子药理学系以及系统遗传学研究所的副教授Liam J. Holt博士说。“这些关于LINE-1插入精确机制的发现为未来设计防止LINE-1复制的治疗方法奠定了基础。”
这项工作还表明，LINE-1凝聚体作为载体将RNA带到DNA上的适当序列（富含腺嘌呤和胸腺嘧啶）附近，这是逆转录转座子倾向于插入的地方。包装在凝聚体中的LINE-1被认为能够逃避细胞在有丝分裂期间排除大颗粒的防御机制，以抵御病毒。
“LINE-1凝聚体具有一个显著特征，即其DNA结合能力仅在凝聚体中ORF1p拷贝与RNA的比例足够高时才会出现，”Holt博士补充道。“未来我们将继续观察其他凝聚体是否在其成分比例变化时也会发生功能变化。”
除了Holt博士，第一作者还包括纽约大学格罗斯曼医学院及其系统遗传学研究所的研究生Farida Ettefa，以及德国慕尼黑路德维希-马克西米利安大学基因中心的Sarah Zernia。其他作者包括Cas Koeman、Joëlle Deplazes-Lauber、Marvin Freitag和共同资深作者Johannes Stigler。该研究得到了LMU-NYU研究合作计划的支持。
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