病毒在人類的進化過程中起著重要作用,那新冠病毒呢?

2020-11-25 前瞻網

病毒在人類的進化過程中起著重要作用，那新冠病毒呢？

 Connor Feng • 2020-09-08 14:08:44　來源：前瞻網　E1326G0

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目前，全世界都在努力地控制不斷擴散的新冠病毒大流行，而《自然結構與分子生物學》(Nature Structural & Molecular Biology)的一項新研究顯示，病毒在哺乳動物的繁殖和生存能力的進化過程中也發揮著關鍵作用。

辛辛那提兒童圍產期研究所和日本Azabu大學的科學家通過研究實驗室小鼠和人類生殖系細胞獲得了他們的這些數據。

在同一版本的雜誌上發表的兩篇獨立的論文中，他們揭示了生殖系轉錄組的兩個不同基本過程。他們還表明，物種特異性轉錄組是由哺乳動物生殖系的內源性逆轉錄病毒進行微調的。

生殖系轉錄組包括生殖系細胞中所有的信使RNA，這些信使RNA中含有物種交配時作為遺傳物質傳給後代的一半雄性或雌性染色體。這意味著生殖系轉錄組定義了精子和卵子的獨特特徵。

據辛辛那提兒童醫院生殖科學部的科學家、論文的主要研究者Satoshi Namekawa博士說，雖然這兩項研究是分開的，但它們可以相互補充。

Maezawa和Sakashita等人的一篇論文探討了超級增強子，即基因組中強大且在進化方面很保守的基因調控器。當精子開始形成時，它們會刺激一個嚴格調控的關鍵種系基因變異，」Namekawa說。

Sakashita等人的第二項研究則涉及到作為另一種增強子的內源性逆轉錄病毒，它會驅動新進化基因的表達，這有助於在人類、老鼠等哺乳動物中對物種特異性轉錄組進行微調。

臨床意義

根據研究作者的說法，這些研究對臨床實踐具有重要的潛在影響，這些作者來自多個學科，包括發展生物學家、生物信息學家和免疫生物學家等。男性精子形成中的基因表達異常與男性不育和出生缺陷密切相關。

研究人員報告說，病毒可以顯著地影響基因表達，特別是作為哺乳動物生物學固有組成部分的內源性逆轉錄病毒(ERVs)。ERVs是逆轉錄病毒的分子殘留物，逆轉錄病毒會感染人體，並隨著時間的推移融入人體的基因組。

Namekawa解釋說：「我們從研究中了解到，一般來說，病毒在推動進化中扮演著重要角色。從長期來看，病毒對我們的基因組和塑造進化有積極的影響。」

超級增強子開關

Maezawa和Sakashita等人將小鼠模型和人類生殖系細胞的生物學測試與計算生物學相結合了起來，包括生殖系細胞基因調控器的全基因組圖譜分析。

這些測試表明，在生殖細胞進入減數分裂(一種產生生殖細胞單倍體基因組的特殊細胞分裂形式)後，超級增強子的全基因組重組就會驅動生殖細胞系基因表達的爆發。

該研究進一步證明了超級增強子轉換在生殖細胞中發生的分子過程。超級增強子由兩個作為基因突變控制開關的分子調控，這兩個分子是轉錄因子A-MYB和 SCML2， SCML2是精子形成中的關鍵沉默蛋白。

TEs和跳躍基因

內源性逆轉錄病毒是一組轉位因子(TEs)，它是一種可移動的遺傳因子，約佔給定哺乳動物基因組的40- 50%。TEs也被稱為「跳躍基因」，長期以來一直被認為是遺傳威脅，因為基因移位可能是有害的，例如，這個過程會破壞蛋白質編碼基因。

在20世紀50年代，科學家們發現TEs可以作為基因調控器，在這個基礎上，Namekawa和他的合作者(Sakashita等人)得出的數據顯示，內源性逆轉錄病毒驅動的機制有助於對物種特異性轉錄組進行微調。

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

原文連結：https://phys.org/news/2020-09-viruses-critical-role-evolution-survival.html

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