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近期，進化生物學國際著名期刊Molecular Biology and Evolution（影響因子11.062）以“Frequent retroviral gene co-option during the evolution of vertebrates”為題在線發(fā)表了生命科學學院韓管助教授課題組關(guān)于逆轉(zhuǎn)錄病毒基因選配的最新研究進展。

逆轉(zhuǎn)錄病毒需要整合到宿主基因組中來完成自身的復制。當逆轉(zhuǎn)錄病毒感染宿主生殖細胞時，整合的逆轉(zhuǎn)錄病毒便會從親代傳到子代，從而形成內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒。內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒廣泛存在于脊椎動物基因中。絕大多數(shù)的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒會積累各種突變，從而在宿主基因組中失活或片段化。宿主有時會利用內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒基因來行使自身生物學功能（圖1），這個過程在進化生物學中被稱為選配（co-option）。例如，抑制多種逆轉(zhuǎn)錄病毒復制的限制性因子Fv1以及參與到胚胎發(fā)育的Syncytins都是選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因。但目前對脊椎動物中逆轉(zhuǎn)錄病毒基因選配事件尚無系統(tǒng)的研究。

韓管助課教授題組在756種脊椎動物基因組中系統(tǒng)地挖掘了逆轉(zhuǎn)錄病毒基因選配事件（圖2），共發(fā)現(xiàn)177個逆轉(zhuǎn)錄病毒選配事件。其中，93個選配事件涉及到逆轉(zhuǎn)錄病毒gag基因，gag基因選配事件主要發(fā)生在哺乳動物和鳥類中。84個選配事件涉及到逆轉(zhuǎn)錄病毒env基因，env基因選配事件主要發(fā)生在哺乳動物、鳥類和魚類中。通過對選配事件發(fā)生的時間進行分析，發(fā)現(xiàn)選配事件的數(shù)目隨著時間的推移而增多，僅有少數(shù)的選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因在長時間尺度上被維持，這些結(jié)果表明逆轉(zhuǎn)錄病毒基因選配可以在脊椎動物中頻繁的發(fā)生和丟失。

一般認為，參與到病毒與宿主間進化軍備競賽的宿主基因會受到正選擇。該研究通過選擇壓力分析在很多選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因中發(fā)現(xiàn)了正選擇的證據(jù)，表明這些基因可能參與到病毒與宿主間進化軍備競賽中。還有部分選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因的進化主要受到負選擇，表明這些基因可能主要參與到非抗病毒的宿主功能之中。選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因受到不同的選擇壓力表明這些選配的基因可能行使了多種宿主細胞生物學功能?？傊撗芯繛樵诩棺祫游镞M化過程中發(fā)生的逆轉(zhuǎn)錄病毒選配事件提供了一幅全景圖，對全面理解逆轉(zhuǎn)錄病毒和脊椎動物間互作的進化具有十分重要的意義。

相關(guān)研究發(fā)表在進化生物學國際著名期刊Molecular Biology and Evolution上（文章鏈接：https://doi.org/10.1093/molbev/msaa180），碩士研究生王建華同學為第一作者，韓管助教授為通訊作者。相關(guān)研究受到國家自然科學基金、江蘇省優(yōu)勢學科建設(shè)項目等的支持。

圖1：逆轉(zhuǎn)錄病毒基因選配示意圖

圖2：脊椎動物中逆轉(zhuǎn)錄病毒選配事件