病毒感染宿主后,将其遗传信息永久留在宿主体内,成为宿主基因组的一部分。这听起来很奇怪,不可思议。更不可思议的是,属于宿主的病毒会帮助宿主抵抗它的祖先。包括人类在
病毒感染宿主后,将其遗传信息永久留在宿主体内,成为宿主基因组的一部分。
这听起来很奇怪,不可思议。更不可思议的是,属于宿主的病毒会帮助宿主抵抗它的祖先。包括人类在内的很多动物都遇到过大量的这种病毒,它们伴随着病毒进化了几百万年。
那么,这类“基因组嵌入”病毒的前因后果是什么呢?对人体是好是坏?会不会像艾滋病毒一样成为高威胁?
美国塔夫茨大学的研究团队最近发表了一篇论文,介绍了他们关于这种病毒的新发现。这篇论文的第一作者艾丹·伯恩
(Aidan Burn)在《对话》杂志上写了一篇文章,普及相关内容。
我们最近发现,人类基因组中竟有8%是由古代病毒片段构成的。最近,我们发现人类基因组的8%是由古老的病毒片段组成的。
这些与人共进的古老“残余”被称为“HERV”,即“人类内源性逆转录病毒”。它们在几百万年前通过感染人类祖先存活下来,并凭借无与伦比的复制能力成为人类的一部分。
作为一种逆转录病毒,HERV必须将自己的遗传物质插入宿主基因组才能复制(就像艾滋病毒一样)。通常,这类病毒的遗传物质不会代代相传,但一些古代先驱获得了感染生殖细胞(卵子和精子)的能力,然后在数百万年的繁殖过程中整合到人类DNA中,这可能会影响现代研究人员的疾病筛查和检测。
人类基因组中的活性病毒基因
病毒以原病毒的形式将自己的基因组插入宿主体内。已知人体内大约有30种不同的HERV,这意味着人类基因组中有超过6万种原病毒。夸张的数字显示了人类在进化过程中遇到的流行病数量及其漫长的历史。
科学家认为这些病毒被广泛感染,因为它们不仅成为了人类的一部分,还嵌入了黑猩猩、大猩猩和其他灵长类动物的基因组中。
许多研究表明,HERV基因在肿瘤和人类胚胎发育等疾病中具有活性。但是HERV基因在健康组织中有多活跃呢?这个我们还不是很清楚。
为了回答这个问题,我们实验室开始关注HML-2病毒。
HML-2是HERV下HERV-K家族的一个亚群,在不到500万年前灭绝。迄今为止,人类基因组中的一些HML-2原病毒仍具有产生病毒蛋白的能力。
为我们提供病毒信息的数据库包含超过14,000个来自捐赠者的组织样本,我们的目标是匹配基因组中每个HML-2原病毒的序列。
在对近千名捐献者的54个健康组织进行大规模基因分析后,结果显示,每个组织样本中都存在病毒,总共有37个HML-2原病毒仍然活跃。此外,每个组织样本包含至少一种仍能产生病毒蛋白的原病毒的遗传物质。
HERV对人类健康的影响
“人类基因组中仍存在大量远古病毒,甚至可以产生蛋白质”这一事实引起了科学界的广泛关注。知道HIV可以通过这种方式制造艾滋病,小鼠乳腺腺瘤病毒也可以成为宿主的一部分,引发乳腺癌。
那么HERV的古代残留物会引发人类疾病吗?学术界正在探讨这个问题。
一些科学家在癌细胞中发现了来自HML-2的病毒样颗粒,患病组织中HERV遗传物质的存在与肌萎缩侧索硬化症、多发性硬化症甚至精神分裂症等疾病有关。
我们的新结果表明,健康组织中也存在HERV,这可能意味着我们不能仅仅通过HERV遗传物质的存在来推断某种疾病与其有关。
另一方面,似乎HERV基因或蛋白质不再是一个好的药物靶点。此前,HERV已被用作许多潜在药物的靶点,包括抗逆转录病毒药物、乳腺癌抗体和黑色素瘤T细胞疗法等。然而,新的发现告诉我们,如果某种治疗手段使用HERV基因作为癌症生物标志物,还需要考虑一个关键因素,即HERV在健康组织中的活性。
HERV甚至可能对人类有益。合胞体蛋白是在人类和其他灵长类动物中发现的融合蛋白,对胎盘形成至关重要,由HERV基因编码。
此外,HERV作为一种属于宿主的病毒,对其祖籍,即感染宿主的古老病毒有着奇妙的抵抗力。研究发现,小鼠、猫和羊体内的HERV不仅可以利用宿主机制制造完整的病毒,而且在积累了足够多的受损片段后,还可以干扰其祖先病毒的复制。
许多未知等待答案。
这项新研究揭示了人体内HERV活动的水平,这在过去是未知的。但也带来了更多的问题。
关于嵌入人类基因组的远古病毒,还有很多问题等待科学家解答,比如它们的存在是否有益,是什么驱动了它们的活动等等。观察这些基因是否真的会合成蛋白质也是一项重要的任务。
回答上述问题将有助于揭示HERV基因的未知功能,并让我们知道人类如何与这些古老的流行病残余共同进化。这些认识也将有助于人类未来更好地与各种病毒共存。
来源:
人类有8%是病毒——你基因组中的古老病毒DNA如何在人类疾病和发展中发挥作用
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