近期,微生物學權威雜志mBio(影響因子7.867)以“A missing link between retrotransposons and retroviruses”為題在線發(fā)表了我院韓管助教授課題組關于逆轉(zhuǎn)錄病毒起源和進化的最新研究進展。
逆轉(zhuǎn)錄類病毒是復制過程需要逆轉(zhuǎn)錄的病毒總稱,包括許多重要的動植物病原,如人類免疫缺陷病毒、乙肝病毒、花椰菜花葉病毒等。國際病毒分類委員會將逆轉(zhuǎn)錄類病毒統(tǒng)一為一個病毒界,即逆轉(zhuǎn)錄類病毒界(Pararnavirae)。逆轉(zhuǎn)錄類病毒目前可分為6個科:逆轉(zhuǎn)錄病毒科(Retroviridae)、花椰菜花葉病毒科(Caulimoviridae)、宏病毒科(Metaviridae,即Ty3/Gypsy反轉(zhuǎn)座元件)、假病毒科(Pseudoviridae,即Ty1/Copia反轉(zhuǎn)座元件)、百保病毒科(Belpaoviridae,即Bel/Pao反轉(zhuǎn)座元件)和嗜肝病毒科(Hepadnaviridae)。值得注意的是Ty3/Gypsy、Ty1/Copia和Bel/Pao反轉(zhuǎn)座元件能夠編碼病毒外殼蛋白,因此它們一般也被認為是病毒。
目前一般認為逆轉(zhuǎn)錄病毒可能起源于一個Ty3/Gypsy反轉(zhuǎn)座元件,但是已知的Ty3/Gypsy都與逆轉(zhuǎn)錄病毒親緣關系較遠。而且,逆轉(zhuǎn)錄病毒和絕大多數(shù)Ty3/Gypsy反轉(zhuǎn)座元件有兩個不同之處:(1)逆轉(zhuǎn)錄病毒聚合酶蛋白可編碼一個雙核酸酶H結構域;(2)逆轉(zhuǎn)錄病毒可編碼一個被膜蛋白。韓管助課題組之前在脊椎動物基因組中發(fā)現(xiàn)了一類新的逆轉(zhuǎn)錄類病毒——洛基逆轉(zhuǎn)錄病毒(lokiretrovirus)(Molecular Biology and Evolution 38:1031-1039)。洛基逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組編碼雙核酸酶H結構域和被膜蛋白,但是其被膜蛋白和負義單鏈RNA病毒(而非逆轉(zhuǎn)錄病毒)具有可以識別的同源性,洛基逆轉(zhuǎn)錄病毒的發(fā)現(xiàn)為逆轉(zhuǎn)錄病毒復雜的進化提供了新的視角。
韓管助課題組在腔腸動物基因組中發(fā)現(xiàn)了一類新的反轉(zhuǎn)座元件,將其命名為奧丁反轉(zhuǎn)座元件(Odin retrotransposon)。奧丁反轉(zhuǎn)座元件表現(xiàn)了獨特的基因組結構特征:其和逆轉(zhuǎn)錄病毒類似能夠編碼一個雙核酸酶H結構域,和絕大多數(shù)Ty3/Gypsy反轉(zhuǎn)座元件類似不編碼被膜蛋白。奧丁反轉(zhuǎn)座元件代表了逆轉(zhuǎn)錄病毒和Ty3/Gypsy反轉(zhuǎn)座元件間的進化“缺失環(huán)節(jié)”(missing link)。系統(tǒng)發(fā)生分析表明奧丁反轉(zhuǎn)座元件和洛基逆轉(zhuǎn)錄病毒形成姐妹群,奧丁反轉(zhuǎn)座元件和洛基逆轉(zhuǎn)錄病毒組成的單系群與逆轉(zhuǎn)錄病毒形成姐妹群,為研究逆轉(zhuǎn)錄病毒相關病毒的起源和進化提供了重要的進化框架。基于系統(tǒng)發(fā)生分析和基因組結構特征,該研究將洛基逆轉(zhuǎn)錄病毒和奧丁反轉(zhuǎn)座元件分成兩個新的病毒科——洛基逆轉(zhuǎn)錄類病毒科(Lokiorterviridae)和奧丁逆轉(zhuǎn)錄類病毒科(Odinorterviridae),將逆轉(zhuǎn)錄類病毒從目前的6個科推廣到了8個科。
奧丁逆轉(zhuǎn)錄類病毒的發(fā)現(xiàn)極大拓展了我們對于逆轉(zhuǎn)錄類病毒多樣性的認識,對理解逆轉(zhuǎn)錄病毒的起源、進化以及生物學具有重要意義。相關研究發(fā)表在微生物學權威雜志mBio上(文章鏈接:https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.00187-22),博士研究生王建華同學為第一作者,韓管助教授為通訊作者。相關研究受到國家自然科學基金的支持。
圖1奧丁逆轉(zhuǎn)錄類病毒分布、基因組結構和進化
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