《Science》没有这种古老病毒,就没有现在的人类胎盘

【字体: 时间:2022年10月28日 来源:AAAS

  

这篇文章发表在今日的《Science》杂志。      

大约3000万年前,一种病毒感染了我们的灵长类祖先,其中一个基因被困在他们的基因组中。随着时间的推移,这种病毒基因变得“驯化”和区域化。它帮助灵长类动物抵御其他病毒,阻止它们进入细胞。被称为Suppressyn (SUPYN)的入侵者至今仍然存在,它仍在帮助我们走出困境:一项新的研究表明,这种病毒性的外壳可能有助于胎盘保护胚胎免受病毒感染。

科罗拉多大学博尔德分校的进化生物学家Giulia Pasquesi说:“这是一个很好的故事,得到了非常有力的实验支持。找到更多这样的病毒基因,可能有助于我们利用或增强我们固有的抗病毒特性,而无需开发新药或疫苗。我们的基因组中已经有了所有这些元素。”

在我们的基因组中嵌入遗传物质的病毒被称为逆转录病毒。艾滋病毒可能是最著名的例子;一旦整合到我们的基因中,它就会劫持我们身体的细胞机制,产生更多的病毒。如果它们感染精子或卵母细胞,即卵子的前体,它们的基因就会成为我们DNA的一部分,并可以遗传给我们的后代。

一旦病毒DNA片段嵌入我们的基因组,它就被称为内源性逆转录病毒(ERV)。大约8%的人类基因组由ERV序列组成,这些序列自数百万年前感染人类祖先以来就一直存在于我们的DNA中。随着时间的推移,这些基因已经失去了最初的病毒功能,但这并不意味着它们是无用的。

为了找出哪些ERV可能在人体内仍然活跃,康奈尔大学的分子生物学家Cedric Feschotte和他的同事扫描了人类基因组,寻找他们怀疑可能编码蛋白质的ERV序列。他们发现了1507个这样的序列,其中大约一半似乎在人体组织中起作用。

一个ERV在一个叫做Suppressyn (SUPYN)在早期人类胎盘中产生的蛋白质。SUPYN与细胞表面的一个叫做ASCT2的受体结合,这个受体是另一种来自于ERV的蛋白Syncytin用来在细胞之间形成联系的受体。在它以前作为一种逆转录病毒,合胞蛋白可以与细胞膜融合进入细胞;它的现代形态使胎盘在胎儿发育过程中通过融合细胞形成。

没有它,胎盘的进化就不可能发生。波士顿学院的病毒学家Welkin Johnson说:“你可以说,没有逆转录病毒,就不会有哺乳动物。就好像生命不会像现在这样进化。”

但ASCT2也是哺乳动物的致命弱点。被称为D型逆转录病毒的病毒利用它绕过细胞防御系统潜入细胞,在许多动物身上引起各种疾病,包括非人灵长类动物。不过,目前还不知道会感染人类。Feschotte说,如果早期动物没有办法保护自己免受这些逆转录病毒的侵害,这可能会给它们带来重大挑战。保护胎盘尤其重要,因为在胚胎发育早期感染的逆转录病毒可以进入精子和卵细胞。

当Feschotte和他的同事实验性地用逆转录病毒感染人类胎盘细胞时,他们发现SUPYN通过阻断ASCT2受体与病原体竞争,使病毒无法进入细胞。当这些细胞检测到病毒时,它们似乎启动了SUPYN,这表明它编码一种抗病毒蛋白。

Johnson指出,目前尚不清楚SUPYN是否真的能阻断人体内的任何病毒:尽管D型逆转录病毒可以感染猕猴和其他灵长类动物,但似乎没有一种病毒能感染人类。“已经有了手段和动机;问题是机会,”他说。“这都是联想带来的罪恶感。”

尽管如此,Johnson还是称赞了这篇文章。他指出,有可能是SUPYN进化来阻止一种已经灭绝的病毒,或者也许它的工作如此出色,以至于它阻止了敌方病毒的立足点。

Pasquesi补充说,技术上令人印象深刻的是,作者设法找出了这些逆转录病毒是用哪个受体进入细胞的。她目前正在进行一项类似的研究,在人类基因组中绘制驯化的脑血管,并发现了大约30种对人类免疫系统很重要的病毒。她说:“我们自己的身体能制造出那么多抗病毒药物,真是太神奇了。”

团队现在计划研究他们鉴定出的几十种其他活跃的逆转录病毒。他指出,尽管SUPYN被认为是一种功能性的人类基因,但他们发现的其他活性ERV中99%看起来像是不重要的垃圾DNA,但看起来可能是骗人的。“这是一个潜在蛋白质的宝库,这些宝藏至少有潜力在医学、生理学或发展方面有着有趣的活动。”

   

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