如果想到寄居在你體內和體表的數十億細菌會讓你感到不適，那麼人類體內也充滿了病毒的事實可能不會讓你感到安慰。這些被詆譭的微生物實際上與我們存在的纖維緊密相連——我們大約 8% 的遺傳物質是由吸收的逆轉錄病毒形式構成的，艾滋病病原體 HIV 也屬於這個病毒家族。
我們與這些所謂的內源性逆轉錄病毒的親密關係可能讓人感到不安，但上週發表在《細胞報告》上的一項研究表明，它們可能透過參與大腦發育來幫助塑造這種思考。透過操縱小鼠的基因，研究人員發現了一些證據，表明一些內源性逆轉錄病毒獲得了新的角色，這些角色對我們不太遙遠的齧齒類親屬的大腦發育非常重要。瑞典隆德大學的研究員、該研究的主要作者約翰·雅各布森說：“與其他細胞相比，腦細胞非常複雜。利用內源性逆轉錄病毒可以實現更高的複雜性，特別是考慮到它們構成了基因組的大部分。”
與其他病毒不同，逆轉錄病毒僅包含 RNA，並且必須將其所有遺傳物質插入到宿主的 DNA 中才能繁殖。當這種分子劫持發生在精子或卵細胞中時，逆轉錄病毒可以遺傳給宿主的後代，然後這些後代再將它們傳給他們的後代，以此類推。最終，突變和基因監控的結合會阻止病毒入侵者，阻止其跳到新的宿主，甚至阻止其自身複製。我們基因組中的許多內源性逆轉錄病毒已經被囚禁在那裡數百萬年。
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大多數內源性逆轉錄病毒都在服無期徒刑，並且基本上透過一種稱為 DNA 甲基化的基因沉默過程被永久鎖定。雅各布森及其同事的研究表明，某些內源性逆轉錄病毒並沒有受到如此嚴厲的判決，並且可以說可以獲得假釋，以便在小鼠胚胎的大腦中執行重要的發育任務。
這種情況下的假釋官是一種稱為 TRIM28 的蛋白質，它可以透過一種更可逆的基因沉默過程，稱為組蛋白修飾，將內源性逆轉錄病毒重新鎖定。在研究人員敲除包括肝臟、大腦和白細胞在內的多種細胞中的 TRIM28 後，他們注意到小鼠的基因表達僅在大腦細胞中發生了變化。雅各布森說：“大腦細胞中調節內源性逆轉錄病毒的機制似乎與其他細胞中的機制不同。”
此外，透過刪除編碼 TRIM28 的兩個基因副本中的一個來減少 TRIM28 的丰度，會導致小鼠過度活躍。這不足以得出結論，即內源性逆轉錄病毒是這些行為變化的原因，但結合這項研究的其他發現，它們很可能是嫌疑人。哥倫比亞大學臨床神經生物學助理教授 Guia Guffanti（未參與該研究）說：“這篇論文提供了證據，表明內源性逆轉錄病毒透過一種動態機制在大腦中的基因表達中發揮著積極作用。”透過這種方式，內源性逆轉錄病毒可能有助於腦細胞更復雜地調節其基因表達，從而使它們變得更加複雜。
確定這些內源性逆轉錄病毒在有限的自由期間究竟在做什麼將需要更多的研究，但這些實驗表明，它們以某種方式參與大腦發育，這已經比它們曾經被認為具有的能力更多了。內源性逆轉錄病毒是更大的遺傳物質類別的一部分，稱為轉座元件，它們曾經並且通常仍然被認為是遺傳垃圾，除了佔用基因組空間外，幾乎沒有其他作用。像這樣的研究正在慢慢改變這種評估。Guffanti 說：“這為轉座元件可以產生什麼提供了一個全新的視角。”