病毒化石揭示了我們的祖先如何消除古老的感染
科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大約1100萬年前我們的祖先如何消滅了一種古老的逆轉(zhuǎn)錄病毒。逆轉(zhuǎn)錄病毒包括人類免疫缺陷病毒(HIV),其性質(zhì)豐富。與其他通常不會存在物理痕跡的病毒不同,逆轉(zhuǎn)錄病毒包括其生命周期中的一個步驟,其遺傳物質(zhì)被整合到宿主的基因組中。這種整合創(chuàng)造了已經(jīng)滅絕的逆轉(zhuǎn)錄病毒的遺傳化石記錄,這些記錄保存在現(xiàn)代生物的基因組中。
洛克菲勒大學(xué)和美國霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所(HHMI)的研究人員在eLife雜志上發(fā)表文章,探討如何消滅已滅絕的病毒譜系。為此,他們分析了人類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒T(HERV-T)留下的逆轉(zhuǎn)錄病毒化石,這種化石在我們的靈長類動物祖先中復(fù)制了大約2500萬年,然后在大約1100萬年前被根除。
該團(tuán)隊與格拉斯哥大學(xué)的羅伯特·吉福德(Robert Gifford)合作,首先在舊世界猴子和猿類基因組中編制了近乎完整的HERV-T化石目錄。然后他們重建了HERV-T 逆轉(zhuǎn)錄病毒的外包膜蛋白 - 一種允許病毒顆粒與細(xì)胞結(jié)合并開始病毒復(fù)制周期的蛋白質(zhì)。
“我們的分析首先表明,HERV-T可能使用一種名為MCT-1的細(xì)胞表面蛋白結(jié)合細(xì)胞并感染古老的世界靈長類動物,”第一作者Daniel Blanco-Melo說,他在洛克菲勒大學(xué)進(jìn)行了這項研究。但現(xiàn)在是紐約西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院的博士后研究員。
“接下來,我們在人類基因組中發(fā)現(xiàn)了一個特定的化石HERV-T基因,該基因編碼了一個意外保存完好的包膜蛋白。這個基因在非原始人靈長類動物基因組中不存在,但被整合到一個祖先原始人類基因組中,大約在1300萬到1900萬之間。我們相信它的功能可能已經(jīng)在此時轉(zhuǎn)換,因此可以通過導(dǎo)致MCT-1從細(xì)胞表面耗盡來阻止感染。“
總之,這些發(fā)現(xiàn)提示了一種情況,其中HERV-T開始使用MCT-1作為受體滲入靈長類動物種系(被視為持續(xù)通過生物的連續(xù)世代的一系列細(xì)胞)。祖先人類后來進(jìn)化出一種防御機制,他們將HERV-T基因轉(zhuǎn)換為抗自身的抗病毒基因。
“從廣義上講,這項研究表明,分析病毒化石可以提供對遙遠(yuǎn)過去發(fā)生的事件的深入了解,”洛克菲勒大學(xué)HHMI研究員和逆轉(zhuǎn)錄病毒學(xué)教授Paul Bieniasz說。“特別是,它代表了病毒本身如何提供動物用來對抗它們的遺傳物質(zhì)的一個例子,有時導(dǎo)致它們自身滅絕。”
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