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潜伏在人类DNA是否在成本之外还提供了一些好处?
时间:2021-09-14 16:20:06

人类基因组中的病毒衍生序列具有意想不到的多样性,强大的遗传分析工具显示,人们在病毒衍生的基因序列中表现出令人惊讶的变化水平。 三位日本理化学研究所的遗传学家发现了以前没有发现的潜伏在我们人类DNA中的病毒遗传物质片段。他们为这一发现所开发的方法对于确定这种病毒遗传物质何时进入人类基因组以及它是否能引起个体之间的差异将是非常有价值的。

一张显示人类疱疹病毒6(HHV6;红色圆圈)感染细胞的假彩色电子显微照片。理化学研究所的研究人员在人类基因组中发现了源自HHV6的新的可遗传结构变种。

大约8%的人类基因组可以追溯到逆转录病毒,也就是逆转正常的基因转录顺序的病毒,RNA基因组被逆转录成DNA,然后插入宿主细胞的基因组中。最臭名昭著的逆转录病毒是人类免疫缺陷病毒(HIV)。

虽然逆转录病毒可能对人类健康产生破坏性影响,但插入我们基因组中的病毒遗传物质可以提供有用的功能。例如,在胎盘中表达的逆转录病毒蛋白使人类和其他哺乳动物能够生下活的后代而不再是一个卵。

"在人类进化的过程中,我们的祖先获得了许多病毒衍生的序列,其中一些赋予了有用的功能,"理化学研究所综合医学科学中心(IMS)的小岛昌平说。"我曾经认为病毒是威胁,但它们的一些基因序列对人类的发展是必不可少的"。

在过去的二十年里,研究人员已经发现了很多关于人类基因组中的逆转录病毒基因序列,以及来自非逆转录病毒的病毒源序列。但目前还不清楚这些序列在人与人之间有多大的差异,以及变体是否会产生不同的人类特征。

小岛昌平和两位理化学研究所的合作者发现,人类内源性病毒在人与人之间的变异程度之高令人惊讶。

现在,日本理化学研究所IMS的Kojima、Anselmo Kamada和Nicholas Parrish使用专门为该任务设计的生物信息学工具,调查了来自不同人群的3332人的病毒变异。他们发现,病毒对人类基因组中意想不到的结构变异有关,他们还在生殖系中发现了罕见的变异,可以追溯到人类疱疹病毒6号(图1)。

然而,并非他们发现的所有病毒遗传物质都有古老的起源。三人组发现一些常用的细胞系曾被病毒感染过。"我们认为这些序列很可能是由为人类遗传学研究捐献血液的受试者的感染引起的,奇怪的是,病毒通常不会感染B细胞,而B细胞是用来制造我们所用的细胞系的,因此我们并不完全了解这些病毒是如何感染细胞的。"

该团队打算探索他们已经确定的序列的可能功能。一些研究表明病毒的基因序列与某些疾病的高风险之间存在关联。如果这是真的,那么它们是如何以及为什么在人类群体中维持的?它们是否在成本之外还提供了一些好处?

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