生命科學(xué)學(xué)院韓管助課題組在逆轉(zhuǎn)錄病毒基因選配研究取得重要進(jìn)展
近期，進(jìn)化生物學(xué)國際著名期刊Molecular Biology and Evolution（影響因子11.062）以“Frequent retroviral gene co-option during the evolution of vertebrates”為題在線發(fā)表了生命科學(xué)學(xué)院韓管助教授課題組關(guān)于逆轉(zhuǎn)錄病毒基因選配的最新研究進(jìn)展。
逆轉(zhuǎn)錄病毒需要整合到宿主基因組中來完成自身的復(fù)制。當(dāng)逆轉(zhuǎn)錄病毒感染宿主生殖細(xì)胞時(shí)，整合的逆轉(zhuǎn)錄病毒便會(huì)從親代傳到子代，從而形成內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒。內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒廣泛存在于脊椎動(dòng)物基因中。絕大多數(shù)的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒會(huì)積累各種突變，從而在宿主基因組中失活或片段化。宿主有時(shí)會(huì)利用內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒基因來行使自身生物學(xué)功能（圖1），這個(gè)過程在進(jìn)化生物學(xué)中被稱為選配（co-option）。例如，抑制多種逆轉(zhuǎn)錄病毒復(fù)制的限制性因子Fv1以及參與到胚胎發(fā)育的Syncytins都是選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因。但目前對(duì)脊椎動(dòng)物中逆轉(zhuǎn)錄病毒基因選配事件尚無系統(tǒng)的研究。
韓管助課教授題組在756種脊椎動(dòng)物基因組中系統(tǒng)地挖掘了逆轉(zhuǎn)錄病毒基因選配事件（圖2），共發(fā)現(xiàn)177個(gè)逆轉(zhuǎn)錄病毒選配事件。其中，93個(gè)選配事件涉及到逆轉(zhuǎn)錄病毒gag基因，gag基因選配事件主要發(fā)生在哺乳動(dòng)物和鳥類中。84個(gè)選配事件涉及到逆轉(zhuǎn)錄病毒env基因，env基因選配事件主要發(fā)生在哺乳動(dòng)物、鳥類和魚類中。通過對(duì)選配事件發(fā)生的時(shí)間進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)選配事件的數(shù)目隨著時(shí)間的推移而增多，僅有少數(shù)的選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因在長時(shí)間尺度上被維持，這些結(jié)果表明逆轉(zhuǎn)錄病毒基因選配可以在脊椎動(dòng)物中頻繁的發(fā)生和丟失。
一般認(rèn)為，參與到病毒與宿主間進(jìn)化軍備競賽的宿主基因會(huì)受到正選擇。該研究通過選擇壓力分析在很多選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因中發(fā)現(xiàn)了正選擇的證據(jù)，表明這些基因可能參與到病毒與宿主間進(jìn)化軍備競賽中。還有部分選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因的進(jìn)化主要受到負(fù)選擇，表明這些基因可能主要參與到非抗病毒的宿主功能之中。選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因受到不同的選擇壓力表明這些選配的基因可能行使了多種宿主細(xì)胞生物學(xué)功能?？傊?，該研究為在脊椎動(dòng)物進(jìn)化過程中發(fā)生的逆轉(zhuǎn)錄病毒選配事件提供了一幅全景圖，對(duì)全面理解逆轉(zhuǎn)錄病毒和脊椎動(dòng)物間互作的進(jìn)化具有十分重要的意義。
相關(guān)研究發(fā)表在進(jìn)化生物學(xué)國際著名期刊Molecular Biology and Evolution上（文章鏈接：https://doi.org/10.1093/molbev/msaa180），碩士研究生王建華同學(xué)為第一作者，韓管助教授為通訊作者。相關(guān)研究受到國家自然科學(xué)基金、江蘇省優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目等的支持。
圖1：逆轉(zhuǎn)錄病毒基因選配示意圖
圖2：脊椎動(dòng)物中逆轉(zhuǎn)錄病毒選配事件
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