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近期，進(jìn)化生物學(xué)權(quán)威期刊Molecular Biology and Evolution（影響因子11.062）以《Unearthing LTR retrotransposon gag genes co-opted in the deep evolution of eukaryotes》為題在線(xiàn)發(fā)表了我校生命科學(xué)學(xué)院韓管助教授課題組關(guān)于逆轉(zhuǎn)錄類(lèi)病毒基因選配的最新研究進(jìn)展。

逆轉(zhuǎn)錄類(lèi)病毒常以LTR類(lèi)反轉(zhuǎn)座元件為大家所熟知，其可分為四大類(lèi)，即Ty3/Gypsy（又被稱(chēng)為宏病毒）、Ty1/Copia（假病毒）、Bel/Pao（百保病毒）反轉(zhuǎn)座元件以及逆轉(zhuǎn)錄病毒。逆轉(zhuǎn)錄類(lèi)病毒廣泛存在于真核生物基因組中，是真核生物基因組的重要組成部分。宿主偶爾會(huì)利用逆轉(zhuǎn)錄類(lèi)病毒基因來(lái)行使自身生物學(xué)功能，這個(gè)過(guò)程在進(jìn)化生物學(xué)中被稱(chēng)為選配（co-option）。例如，哺乳動(dòng)物和果蠅的Arc蛋白即來(lái)自于宏病毒的Gag蛋白，Arc蛋白對(duì)認(rèn)知以及突觸可塑性至關(guān)重要。但真核生物中逆轉(zhuǎn)錄類(lèi)病毒基因選配事件尚無(wú)系統(tǒng)研究。

韓管助課題組在2000多種真核生物基因組中系統(tǒng)地挖掘了發(fā)生在分類(lèi)單元科以上的逆轉(zhuǎn)錄類(lèi)病毒gag基因選配事件（即在相對(duì)遠(yuǎn)古的時(shí)間發(fā)生的選配事件）。該研究在740多個(gè)真核生物科中共發(fā)現(xiàn)14個(gè)逆轉(zhuǎn)錄類(lèi)病毒gag基因選配事件。在這些gag基因選配事件中，九個(gè)涉及到宏病毒，四個(gè)涉及到假病毒，一個(gè)涉及到百保病毒。就物種分布而言，其中七個(gè)發(fā)生在動(dòng)物中，四個(gè)發(fā)生在植物中（其中兩個(gè)發(fā)生在被子植物進(jìn)化早期），三個(gè)發(fā)生在真菌中，說(shuō)明逆轉(zhuǎn)錄類(lèi)病毒基因選配事件可以發(fā)生在主要真核生物支系中。該研究也表明逆轉(zhuǎn)錄類(lèi)病毒gag基因選配在真核生物遠(yuǎn)古進(jìn)化過(guò)程中較少發(fā)生，相關(guān)現(xiàn)象可通過(guò)病毒基因選配事件頻繁的獲得和丟失來(lái)解釋。

該研究通過(guò)選擇壓力分析發(fā)現(xiàn)所有選配的逆轉(zhuǎn)錄類(lèi)病毒基因都受到功能限制，通過(guò)基因表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)所有選配的基因都能夠表達(dá)，表明這些逆轉(zhuǎn)錄類(lèi)病毒基因的確被宿主選配來(lái)行使細(xì)胞生物學(xué)功能。其中部分選配的基因受到正向選擇，選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因受到不同的選擇壓力表明選配的基因可能行使了多種宿主細(xì)胞生物學(xué)功能。總之，該研究為發(fā)生在真核生物遠(yuǎn)古進(jìn)化歷程中逆轉(zhuǎn)錄類(lèi)病毒gag基因的選配提供了一個(gè)全景圖。選配的逆轉(zhuǎn)錄類(lèi)病毒基因是真核生物新基因起源的重要機(jī)制之一，該研究也為真核生物基因組復(fù)雜性的起源和進(jìn)化提供了新的視角。

相關(guān)研究發(fā)表在進(jìn)化生物學(xué)權(quán)威期刊Molecular Biology and Evolution上（文章鏈接：https://doi.org/10.1093/molbev/msab101），博士研究生王建華同學(xué)為第一作者，韓管助教授為通訊作者。相關(guān)研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目等的支持。

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