人体细胞存在逆转录过程吗？干细胞？？
在探索人体细胞的生命奥秘时，有一个概念常被提及，那就是“逆转录”。那么，在我们的身体里，尤其是在那神奇的干细胞中，是否也存在着这样的过程呢？这个问题并非三言两语就能说清，它牵涉到遗传信息的流动方向，以及一些非常特殊的生物学机制。
逆转录：一种“反常”的遗传信息流
我们都知道，在生命科学的经典认知中，遗传信息的传递方向是单向的：DNA（脱氧核糖核酸）通过转录过程生成RNA（核糖核酸），RNA再通过翻译过程合成蛋白质。这个被称为“中心法则”的流程，是生命得以繁衍和运作的基石。
然而，“逆转录”这个词，顾名思义，就是“反向的转录”。它指的是一个与中心法则“背道而驰”的过程：以RNA为模板，合成DNA。 这听起来有点不可思议，因为通常是DNA指导RNA的合成，现在却反过来了。
病毒与逆转录的渊源
提起逆转录，我们不得不提一种特殊的病毒——逆转录病毒。艾滋病病毒（HIV）就是其中最著名的一个例子。这类病毒的基因组是RNA。它们感染宿主细胞后，会利用一种叫做逆转录酶的特殊酶，将自己的RNA基因组“抄录”成DNA。这些新合成的DNA随后会被整合到宿主细胞的基因组中，从而劫持细胞的机器来复制病毒。
所以，从宏观上看，逆转录这个过程在病毒领域是存在的，并且是它们生存和复制的关键。
人体细胞是否存在逆转录过程？答案是：是的，而且非常重要。
尽管逆转录听起来像是病毒的专属技能，但事实是，人体细胞本身也存在着逆转录过程，而且这个过程在维持我们基因组的稳定性和完整性方面起着至关重要的作用。
这主要归功于一类被称为反转录转座子（Retrotransposons）的遗传元件。它们是存在于我们基因组中的一种特殊DNA序列，虽然它们本身不编码病毒颗粒，但它们具有逆转录转座的能力，也就是说，它们能够像逆转录病毒一样，通过RNA中间体进行复制，并将复制产生的DNA插入到基因组的其他位置。
反转录转座子占了我们人类基因组的很大一部分，有些甚至占据了近一半的DNA序列。它们并不是“死”的基因，而是能够被激活并进行“跳跃”的。当反转录转座子被激活时，它们会：
1. 转录： 将其DNA序列转录成RNA。
2. 逆转录： 利用细胞内自身的逆转录酶（也称为逆转录转座子自身的逆转录酶或来自其他来源的逆转录酶），将这个RNA逆转录回DNA。
3. 插入： 将新合成的DNA插入到基因组的其他位置。
这个过程看起来和逆转录病毒的复制有些相似，但反转录转座子通常不会产生完整的病毒颗粒，它们更像是基因组内部的“复制粘贴”机制。
反转录转座子在人体细胞中的作用：
基因组的可塑性与进化： 尽管反转录转座子的插入可能导致基因突变甚至疾病，但它们也为基因组提供了可塑性，并在漫长的进化过程中创造了新的基因变异，促进了物种的进化。一些研究表明，它们在基因调控、基因表达等方面也发挥着意想不到的作用。
免疫反应的触发： 在某些情况下，未转录的反转录转座子在细胞质中积累，可能会被识别为“外来”物质，从而激活细胞的先天免疫反应，引发炎症等。这是一个双刃剑，既是身体防御机制的一部分，也可能导致自身免疫性疾病。
细胞老化与疾病： 随着年龄的增长，一些反转录转座子的活跃度会增加，这可能与细胞老化、神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）以及癌症的发生发展有关。
干细胞与逆转录：特殊的关系
那么，干细胞在这种逆转录过程中扮演着怎样的角色呢？干细胞，尤其是胚胎干细胞和诱导多能干细胞（iPSCs），与逆转录转座子的活跃度有着非常密切和复杂的关系。
我们可以从以下几个方面来理解：
高活跃度与维持多能性： 在胚胎发育早期以及体外培养的干细胞中，反转录转座子的活跃度通常要高于分化细胞。这种高活跃度被认为与维持干细胞的“多能性”（即分化成多种细胞类型的能力）和基因组的开放状态有关。反转录转座子插入到某些基因附近，可能改变这些基因的表达模式，从而影响干细胞的分化潜能。
调控机制与精准控制： 尽管干细胞中反转录转座子活跃，但它们并非处于失控状态。细胞有一套精密的调控机制来管理这些转座子的活动，以防止它们对基因组造成过大的破坏。例如，DNA甲基化、组蛋白修饰以及一些特定的RNA结合蛋白都会抑制反转录转座子的激活。
诱导多能干细胞（iPSCs）的挑战： 在将体细胞重编程为iPSCs的过程中，反转录转座子的激活是一个重要的挑战。虽然它们的激活有助于重塑基因组的表观遗传景观，有利于多能性的获得，但过度的激活可能导致基因组不稳定，甚至产生致瘤性。科学家们正在努力研究如何更精准地调控这些元素的活动，以提高iPSC的质量和安全性。
分化过程中的沉默： 当干细胞开始分化并向特定谱系发展时，反转录转座子的活跃度会大大降低，它们被逐渐沉默，以确保分化细胞基因组的稳定性和特异性。
总结一下：
人体细胞确实存在逆转录过程，这主要由存在于我们基因组中的反转录转座子介导。这个过程并非“病毒作祟”，而是我们自身基因组的一部分，并在基因组的进化、调控以及某些生理和病理过程中发挥着作用。
干细胞，尤其是早期胚胎干细胞和重编程获得的iPSCs，表现出更高的反转录转座子活跃度。这被认为是维持其多能性和基因组可塑性的一种方式，但同时也伴随着对基因组稳定性的潜在威胁。对干细胞中逆转录过程的深入理解，对于我们揭示发育奥秘、探索疾病机制以及开发新的细胞治疗技术都具有极其重要的意义。
所以，下次当我们谈论遗传信息的流动时，别忘了逆转录，这个在生命深处静默而有力地扮演着角色的过程，尤其是在那些充满无限可能性的干细胞之中。
逆转录：一种“反常”的遗传信息流
我们都知道，在生命科学的经典认知中，遗传信息的传递方向是单向的：DNA（脱氧核糖核酸）通过转录过程生成RNA（核糖核酸），RNA再通过翻译过程合成蛋白质。这个被称为“中心法则”的流程，是生命得以繁衍和运作的基石。
然而，“逆转录”这个词，顾名思义，就是“反向的转录”。它指的是一个与中心法则“背道而驰”的过程：以RNA为模板，合成DNA。 这听起来有点不可思议，因为通常是DNA指导RNA的合成，现在却反过来了。
病毒与逆转录的渊源
提起逆转录，我们不得不提一种特殊的病毒——逆转录病毒。艾滋病病毒（HIV）就是其中最著名的一个例子。这类病毒的基因组是RNA。它们感染宿主细胞后，会利用一种叫做逆转录酶的特殊酶，将自己的RNA基因组“抄录”成DNA。这些新合成的DNA随后会被整合到宿主细胞的基因组中，从而劫持细胞的机器来复制病毒。
所以，从宏观上看，逆转录这个过程在病毒领域是存在的，并且是它们生存和复制的关键。
人体细胞是否存在逆转录过程？答案是：是的，而且非常重要。
尽管逆转录听起来像是病毒的专属技能，但事实是，人体细胞本身也存在着逆转录过程，而且这个过程在维持我们基因组的稳定性和完整性方面起着至关重要的作用。
这主要归功于一类被称为反转录转座子（Retrotransposons）的遗传元件。它们是存在于我们基因组中的一种特殊DNA序列，虽然它们本身不编码病毒颗粒，但它们具有逆转录转座的能力，也就是说，它们能够像逆转录病毒一样，通过RNA中间体进行复制，并将复制产生的DNA插入到基因组的其他位置。
反转录转座子占了我们人类基因组的很大一部分，有些甚至占据了近一半的DNA序列。它们并不是“死”的基因，而是能够被激活并进行“跳跃”的。当反转录转座子被激活时，它们会：
1. 转录： 将其DNA序列转录成RNA。
2. 逆转录： 利用细胞内自身的逆转录酶（也称为逆转录转座子自身的逆转录酶或来自其他来源的逆转录酶），将这个RNA逆转录回DNA。
3. 插入： 将新合成的DNA插入到基因组的其他位置。
这个过程看起来和逆转录病毒的复制有些相似，但反转录转座子通常不会产生完整的病毒颗粒，它们更像是基因组内部的“复制粘贴”机制。
反转录转座子在人体细胞中的作用：
基因组的可塑性与进化： 尽管反转录转座子的插入可能导致基因突变甚至疾病，但它们也为基因组提供了可塑性，并在漫长的进化过程中创造了新的基因变异，促进了物种的进化。一些研究表明，它们在基因调控、基因表达等方面也发挥着意想不到的作用。
免疫反应的触发： 在某些情况下，未转录的反转录转座子在细胞质中积累，可能会被识别为“外来”物质，从而激活细胞的先天免疫反应，引发炎症等。这是一个双刃剑，既是身体防御机制的一部分，也可能导致自身免疫性疾病。
细胞老化与疾病： 随着年龄的增长，一些反转录转座子的活跃度会增加，这可能与细胞老化、神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）以及癌症的发生发展有关。
干细胞与逆转录：特殊的关系
那么，干细胞在这种逆转录过程中扮演着怎样的角色呢？干细胞，尤其是胚胎干细胞和诱导多能干细胞（iPSCs），与逆转录转座子的活跃度有着非常密切和复杂的关系。
我们可以从以下几个方面来理解：
高活跃度与维持多能性： 在胚胎发育早期以及体外培养的干细胞中，反转录转座子的活跃度通常要高于分化细胞。这种高活跃度被认为与维持干细胞的“多能性”（即分化成多种细胞类型的能力）和基因组的开放状态有关。反转录转座子插入到某些基因附近，可能改变这些基因的表达模式，从而影响干细胞的分化潜能。
调控机制与精准控制： 尽管干细胞中反转录转座子活跃，但它们并非处于失控状态。细胞有一套精密的调控机制来管理这些转座子的活动，以防止它们对基因组造成过大的破坏。例如，DNA甲基化、组蛋白修饰以及一些特定的RNA结合蛋白都会抑制反转录转座子的激活。
诱导多能干细胞（iPSCs）的挑战： 在将体细胞重编程为iPSCs的过程中，反转录转座子的激活是一个重要的挑战。虽然它们的激活有助于重塑基因组的表观遗传景观，有利于多能性的获得，但过度的激活可能导致基因组不稳定，甚至产生致瘤性。科学家们正在努力研究如何更精准地调控这些元素的活动，以提高iPSC的质量和安全性。
分化过程中的沉默： 当干细胞开始分化并向特定谱系发展时，反转录转座子的活跃度会大大降低，它们被逐渐沉默，以确保分化细胞基因组的稳定性和特异性。
总结一下：
人体细胞确实存在逆转录过程，这主要由存在于我们基因组中的反转录转座子介导。这个过程并非“病毒作祟”，而是我们自身基因组的一部分，并在基因组的进化、调控以及某些生理和病理过程中发挥着作用。
干细胞，尤其是早期胚胎干细胞和重编程获得的iPSCs，表现出更高的反转录转座子活跃度。这被认为是维持其多能性和基因组可塑性的一种方式，但同时也伴随着对基因组稳定性的潜在威胁。对干细胞中逆转录过程的深入理解，对于我们揭示发育奥秘、探索疾病机制以及开发新的细胞治疗技术都具有极其重要的意义。
所以，下次当我们谈论遗传信息的流动时，别忘了逆转录，这个在生命深处静默而有力地扮演着角色的过程，尤其是在那些充满无限可能性的干细胞之中。
网友意见
人体细胞当然存在逆转录过程。
人的干细胞、生殖细胞有端粒酶，体细胞诱导出的 iPS 细胞、癌细胞等也有端粒酶。端粒酶是由 RNA 和蛋白质组成的核糖核蛋白复合体，是一种逆转录酶。
- 可以注意到，很多人没想过端粒酶是逆转录酶。
人的逆转录酶不局限于此。人有能在实验动物体内发挥逆转录酶作用的酶，逆转录病毒整合进人类基因组更是稀松平常的事。
哺乳动物细胞有 14 种已知的 DNA 聚合酶，其中只有三种负责复制整个基因组来支持细胞分裂。其余 11 种 DNA 聚合酶，包括聚合酶 θ，主要参与 DNA 链断裂或出错时的检测和修复。
此前，人们知道哺乳动物细胞有至少三种途径修复断裂的 DNA 链、提高基因组稳定性：
- 非同源末端连接；
- 同源重组；
- 微同源介导的末端连接。
聚合酶 θ 是 DNA 聚合酶-解旋酶融合蛋白，在细胞内的已知功能是促进微同源介导的末端连接，但在执行该功能时经常出错，并有一个非活跃的校对域，这项特征与逆转录酶相似。研究人员推测它可以执行逆转录酶的功能，并设计实验进行验证。
实验显示，聚合酶 θ 在根据 RNA 模板制造 DNA 时的出错率会比根据 DNA 模板制造 DNA 要低，催化前者的效率比后者高，前者的反应速度接近 HIV 使用的逆转录酶。这似乎建立在聚合酶 θ 非凡的结构可塑性上，它可以改变结构来有效对应多种模板，可以在其活性位点内容纳完整的 RNA-DNA 杂交体，这是 HIV 使用的逆转录酶所不具备的特性。
研究人员由此推断聚合酶 θ 在哺乳动物细胞内可能参与 RNA 介导的 DNA 修复，并在小鼠身上进行了实验验证。结论是，聚合酶 θ 能在小鼠体内参与 RNA 介导的 DNA 修复。这项功能也许可以对策“在 DNA 链里混入 RNA 的错误”，提高细胞对这种错误的耐受性。
人体内有聚合酶 θ，你可以推测它能在人体内发挥逆转录功能。
- 聚合酶 θ 在癌细胞中大量表达，可能发挥其功能促进癌细胞的生长，可能关系到癌细胞对涉及已知 DNA 修复机制的药物的耐药性。下一步可以进行相关研究，看看聚合酶 θ 是否有必要作为抗癌药的新靶点。
- 这机制也可能允许非逆转录病毒的片段、细菌基因碎片等被人类基因组整合。
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