颠覆经典《Nature》人类基因组被非反转录病毒“篡改”

　　

生物通报道，大阪大学微生物疾病研究所病毒系、日本科学进步协会、美国Tufts大学分子生物与微生物学系的科学家在最新一期的Nature杂志上发表新的研究文章Endogenous non-retroviral RNA virus elements in mammalian genomes，首次发现人类基因组被非反转录病毒“篡改”，同期Nature还配发了一篇短评文章Virology: Bornavirus enters the genome。

 

一直以来，经典的病毒学理论告诉我们，反转录病毒是可以将病毒DNA基因组整合在宿主染色体上的唯一病毒。据介绍，科学家们已经探明人类基因组中8%的序列来自病毒。

 

反转录病毒的DNA插入宿主细胞染色体时，在5’LTR的U3左端和3’端LTR的U5右端各丢失2 bp，而在宿主染色体插入位点上生成4～6 bp的重复序列。反转录病毒的DNA基因组整合在宿主染色体上的位点是随机的。每个受感染的细胞一般有1～10份前病毒拷贝。反转录病毒DNA的整合是复制病毒RNA的必经阶段。只有当受感染细胞处于细胞分裂期间，反转录病毒DNA基因组才能接触到宿主细胞的遗传物质。

 

而日本与美国科学家的这一项新的研究发现颠覆了这一理念。

 

科学家们首次发现哺乳类动物的基因组，包括人类基因组、非人类灵长类基因组、啮齿类动物基因组和大象基因组中存在有Borna病毒（Bornaviruses）留下的DNA序列。

 

Borna病毒是未分段的、负链RNA病毒（非反转录病毒），在被感染细胞的细胞核中复制。研究者们研究了该插入式病毒在基因变异进化和医学重要性方面的显著作用。在宿主基因中病毒序列的同化性被称为内生化过程，该过程发生于病毒DNA结合在一个生殖细胞染色体中，它可遗传给后代。

 

在灵长目动物中，这些病毒DNA在距今超过4000万年前遗留在基因组中，而松鼠EBL（Nendogenous Borna-like N ，EBLN)序列产生的时间则较晚。灵长类EBLN的开放阅读框的保留，以及它们作为mRNA的表达，意味着它们在其宿主内可能发挥着基因新颖性之来源的功能。

 

Borna病毒

博尔纳病病毒(Borna Disease Virus,BDV)是一种嗜神经病毒.研究表明,BDV不仅可以引起马、羊等家畜的自然感染,从啮齿类动物到人以外的灵长类动物均易受到BDV的实验性感染,而且BDV感染还可能与人类的某些精神神经疾病的发生相关。

 

反转录病毒

转录病毒科(Retrovirus)的病毒特征为其基因组是双股(+)RNA，病毒含有RNA-DNA聚合脢(RNA-directed DNA polymerase)亦即反转录脢(retrotranscriptase)做为复制之用，反转录病毒具有二十面体对称核心，内含核醣蛋白，外有包膜，一般研究认为反转录病毒具有活化致癌基因(proto-oncogene)的潜力。

 

研究人员惊奇地发现，人类基因组中大约8%是由曾经侵袭我们祖先的病毒构成，这种病毒叫“逆转录病毒”。当逆转录病毒攻击人类的“种系”时，将自身插入到精子或卵子细胞的基因组中，从而成为人类遗传基因的一部分，一代一代传下去。

 

艾滋病病毒也属于逆转录病毒，它攻击人体的免疫系统（主要是淋巴细胞），然后将自身插入到细胞的基因组中，一旦取得成功，就开始大肆繁殖，不停地复制和扩散，直至人体死亡。不同的是，埋植在人类基因组中的逆转录病毒是不能繁殖的，它们在最初成功插入人体基因组后，发生了变异，导致其活性被削弱或丧失，无法在人的基因组中转录、复制，去感染健康细胞，因而对人体构不成威胁。

逆转录病毒的发现，为科学家研究脊椎动物的进化史，又提供了其宝贵资料。

（生物通 小茜）

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Endogenous non-retroviral RNA virus elements in mammalian genomes

 

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Virology: Bornavirus enters the genome