中國(guó)科學(xué)院上海巴斯德研究所崔杰課題組揭示逆轉(zhuǎn)錄病毒包膜蛋白的進(jìn)化歷程和遺傳多樣性
古老的逆轉(zhuǎn)錄病毒（retrovirus）偶然感染宿主的生殖細(xì)胞并發(fā)生整合作用后能夠以孟德爾遺傳方式保留下來，而這類病毒元件稱為內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒（endogenous retrovirus, ERV）。這類病毒元件并不陌生，例如人類基因組中便有8%左右的遺傳物質(zhì)由ERV組成，并且越來越多的研究發(fā)現(xiàn)ERV以不同的形式發(fā)揮著生物學(xué)功能。ERV見證了祖先宿主演化的歷程，因此是研究逆轉(zhuǎn)錄病毒進(jìn)化的重要“分子化石”，而非羊膜動(dòng)物關(guān)于ERV的研究幾乎空白。完整的ERV基因組由三個(gè)核心基因組成：編碼核心蛋白的?gag，編碼逆轉(zhuǎn)錄酶的pol和編碼包膜蛋白的env；其中包膜蛋白（Env）決定了病毒感染的宿主范圍，它的進(jìn)化歷程也是科學(xué)界關(guān)心的話題。研究?jī)蓷悺Ⅳ~類等非羊膜動(dòng)物ERV，為逆轉(zhuǎn)錄病毒的古老海洋起源理論、選配作用等提供了有力的證據(jù)。
（圖示: 新型gamma-type?Env的表征與分類：（A） Env的系統(tǒng)發(fā)育樹。利用跨膜亞基（TM）保守區(qū)域的氨基酸序列建立了系統(tǒng)發(fā)育樹。新發(fā)現(xiàn)的ERVs標(biāo)記為紅色。宿主信息用彩色陰影的方框表示。（B） TM中氨基酸的二級(jí)結(jié)構(gòu)和親水性評(píng)分預(yù)測(cè)結(jié)果。上部為二級(jí)結(jié)構(gòu)，下部為相應(yīng)的氨基酸親水性指數(shù)。Alpha-螺旋被標(biāo)記為紅色框，Beta-折疊被標(biāo)記為綠色框。 Jnetconf代表預(yù)測(cè)精度的可靠性，范圍在0到9之間。（C）對(duì)代表性ERVs-GTE和其他外源病毒的FP、ISD、CX6CC基序和側(cè)翼保守結(jié)構(gòu)域進(jìn)行比對(duì)。（D）攜帶?gamma-type?Env的ERVs命名規(guī)則。）
崔杰團(tuán)隊(duì)通過基因組大數(shù)據(jù)分析，鑒定了三萬(wàn)多個(gè)非羊膜動(dòng)物ERVs，證實(shí)了非羊膜動(dòng)物的ERV中只存在單一類型的Env——gamma-type?Env（GTE）。通過結(jié)合系統(tǒng)發(fā)育分析，分子結(jié)構(gòu)鑒定和蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，該團(tuán)隊(duì)推出7類GTE分型體系，體現(xiàn)了古老ERV的廣譜遺傳多樣性。此外，該團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道了ERV捕獲宿主細(xì)胞阿片生長(zhǎng)因子受體基因（OGFr）的事件，表明宿主的基因亦可以整合入病毒基因組。這些發(fā)現(xiàn)為研究ERV的古老進(jìn)化歷程提出了新的見解，揭示了逆轉(zhuǎn)錄病毒的復(fù)雜進(jìn)化歷史。
?。ú《静东@宿主基因模式圖）
課題組科研助理陳毅聰和國(guó)科大博士研究生王曉靜為本文的共同第一作者，課題組科研助理陳毅聰和崔杰研究員為本文的共同通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
文章鏈接：https://journals.asm.org/doi/10.1128/jvi.02072-21
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