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生命科学学院韩管助课题组在逆转录类病毒基因选配研究取得重要进展

近期,进化生物学权威期刊Molecular Biology and Evolution(影响因子11.062)以《Unearthing LTR retrotransposon gag genes co-opted in the deep evolution of eukaryotes》为题在线发表了我校生命科学学院韩管助教授课题组关于逆转录类病毒基因选配的最新研究进展。

逆转录类病毒常以LTR类反转座元件为大家所熟知,其可分为四大类,即Ty3/Gypsy(又被称为宏病毒)、Ty1/Copia(假病毒)、Bel/Pao(百保病毒)反转座元件以及逆转录病毒。逆转录类病毒广泛存在于真核生物基因组中,是真核生物基因组的重要组成部分。宿主偶尔会利用逆转录类病毒基因来行使自身生物学功能,这个过程在进化生物学中被称为选配(co-option)。例如,哺乳动物和果蝇的Arc蛋白即来自于宏病毒的Gag蛋白,Arc蛋白对认知以及突触可塑性至关重要。但真核生物中逆转录类病毒基因选配事件尚无系统研究。

韩管助课题组在2000多种真核生物基因组中系统地挖掘了发生在分类单元科以上的逆转录类病毒gag基因选配事件(即在相对远古的时间发生的选配事件)。该研究在740多个真核生物科中共发现14个逆转录类病毒gag基因选配事件。在这些gag基因选配事件中,九个涉及到宏病毒,四个涉及到假病毒,一个涉及到百保病毒。就物种分布而言,其中七个发生在动物中,四个发生在植物中(其中两个发生在被子植物进化早期),三个发生在真菌中,说明逆转录类病毒基因选配事件可以发生在主要真核生物支系中。该研究也表明逆转录类病毒gag基因选配在真核生物远古进化过程中较少发生,相关现象可通过病毒基因选配事件频繁的获得和丢失来解释。

该研究通过选择压力分析发现所有选配的逆转录类病毒基因都受到功能限制,通过基因表达分析发现所有选配的基因都能够表达,表明这些逆转录类病毒基因的确被宿主选配来行使细胞生物学功能。其中部分选配的基因受到正向选择,选配的逆转录病毒基因受到不同的选择压力表明选配的基因可能行使了多种宿主细胞生物学功能。总之,该研究为发生在真核生物远古进化历程中逆转录类病毒gag基因的选配提供了一个全景图。选配的逆转录类病毒基因是真核生物新基因起源的重要机制之一,该研究也为真核生物基因组复杂性的起源和进化提供了新的视角。

相关研究发表在进化生物学权威期刊Molecular Biology and Evolution上(文章链接:https://doi.org/10.1093/molbev/msab101),博士研究生王建华同学为第一作者,韩管助教授为通讯作者。相关研究受到国家自然科学基金、江苏省优势学科建设项目等的支持。

图1:真核生物中远古逆转录类病毒gag基因选配事件全景图

  • 更新时间

    2021年04月20日 09:33

  • 阅读量

  • 供稿

    生科院

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