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学术报道

生命科学学院韩管助课题组在逆转录病毒基因选配研究取得重要进展

近期,进化生物学国际著名期刊Molecular Biology and Evolution(影响因子11.062)以“Frequent retroviral gene co-option during the evolution of vertebrates”为题在线发表了生命科学学院韩管助教授课题组关于逆转录病毒基因选配的最新研究进展。

逆转录病毒需要整合到宿主基因组中来完成自身的复制。当逆转录病毒感染宿主生殖细胞时,整合的逆转录病毒便会从亲代传到子代,从而形成内源性逆转录病毒。内源性逆转录病毒广泛存在于脊椎动物基因中。绝大多数的内源性逆转录病毒会积累各种突变,从而在宿主基因组中失活或片段化。宿主有时会利用内源性逆转录病毒基因来行使自身生物学功能(图1),这个过程在进化生物学中被称为选配(co-option)。例如,抑制多种逆转录病毒复制的限制性因子Fv1以及参与到胚胎发育的Syncytins都是选配的逆转录病毒基因。但目前对脊椎动物中逆转录病毒基因选配事件尚无系统的研究。

韩管助课教授题组在756种脊椎动物基因组中系统地挖掘了逆转录病毒基因选配事件(图2),共发现177个逆转录病毒选配事件。其中,93个选配事件涉及到逆转录病毒gag基因,gag基因选配事件主要发生在哺乳动物和鸟类中。84个选配事件涉及到逆转录病毒env基因,env基因选配事件主要发生在哺乳动物、鸟类和鱼类中。通过对选配事件发生的时间进行分析,发现选配事件的数目随着时间的推移而增多,仅有少数的选配的逆转录病毒基因在长时间尺度上被维持,这些结果表明逆转录病毒基因选配可以在脊椎动物中频繁的发生和丢失。

一般认为,参与到病毒与宿主间进化军备竞赛的宿主基因会受到正选择。该研究通过选择压力分析在很多选配的逆转录病毒基因中发现了正选择的证据,表明这些基因可能参与到病毒与宿主间进化军备竞赛中。还有部分选配的逆转录病毒基因的进化主要受到负选择,表明这些基因可能主要参与到非抗病毒的宿主功能之中。选配的逆转录病毒基因受到不同的选择压力表明这些选配的基因可能行使了多种宿主细胞生物学功能。总之,该研究为在脊椎动物进化过程中发生的逆转录病毒选配事件提供了一幅全景图,对全面理解逆转录病毒和脊椎动物间互作的进化具有十分重要的意义。

相关研究发表在进化生物学国际著名期刊Molecular Biology and Evolution上(文章链接:javascript:;),硕士研究生王建华同学为第一作者,韩管助教授为通讯作者。相关研究受到国家自然科学基金、江苏省优势学科建设项目等的支持。

图1:逆转录病毒基因选配示意图

图2:脊椎动物中逆转录病毒选配事件

  • 更新时间

    2020年07月16日 16:03

  • 阅读量

  • 供稿

    生科院

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