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病毒在人类的进化过程中起着重要作用,那新冠病毒呢?

2020-09-08 17:57 前瞻网   

 

 

病毒在人类的进化过程中起着重要作用,那新冠病毒呢?

目前,全世界都在努力地控制不断扩散的新冠病毒大流行,而《自然结构与分子生物学》(Nature Structural & Molecular Biology)的一项新研究显示,病毒在哺乳动物的繁殖和生存能力的进化过程中也发挥着关键作用。

辛辛那提儿童围产期研究所和日本Azabu大学的科学家通过研究实验室小鼠和人类生殖系细胞获得了他们的这些数据。

在同一版本的杂志上发表的两篇独立的论文中,他们揭示了生殖系转录组的两个不同基本过程。他们还表明,物种特异性转录组是由哺乳动物生殖系的内源性逆转录病毒进行微调的。

生殖系转录组包括生殖系细胞中所有的信使RNA,这些信使RNA中含有物种交配时作为遗传物质传给后代的一半雄性或雌性染色体。这意味着生殖系转录组定义了精子和卵子的独特特征。

据辛辛那提儿童医院生殖科学部的科学家、论文的主要研究者Satoshi Namekawa博士说,虽然这两项研究是分开的,但它们可以相互补充。

Maezawa和Sakashita等人的一篇论文探讨了超级增强子,即基因组中强大且在进化方面很保守的基因调控器。当精子开始形成时,它们会刺激一个严格调控的关键种系基因变异,”Namekawa说。

Sakashita等人的第二项研究则涉及到作为另一种增强子的内源性逆转录病毒,它会驱动新进化基因的表达,这有助于在人类、老鼠等哺乳动物中对物种特异性转录组进行微调。

临床意义

根据研究作者的说法,这些研究对临床实践具有重要的潜在影响,这些作者来自多个学科,包括发展生物学家、生物信息学家和免疫生物学家等。男性精子形成中的基因表达异常与男性不育和出生缺陷密切相关。

研究人员报告说,病毒可以显著地影响基因表达,特别是作为哺乳动物生物学固有组成部分的内源性逆转录病毒(ERVs)。ERVs是逆转录病毒的分子残留物,逆转录病毒会感染人体,并随着时间的推移融入人体的基因组。

Namekawa解释说:“我们从研究中了解到,一般来说,病毒在推动进化中扮演着重要角色。从长期来看,病毒对我们的基因组和塑造进化有积极的影响。”

超级增强子开关

Maezawa和Sakashita等人将小鼠模型和人类生殖系细胞的生物学测试与计算生物学相结合了起来,包括生殖系细胞基因调控器的全基因组图谱分析。

这些测试表明,在生殖细胞进入减数分裂(一种产生生殖细胞单倍体基因组的特殊细胞分裂形式)后,超级增强子的全基因组重组就会驱动生殖细胞系基因表达的爆发。

该研究进一步证明了超级增强子转换在生殖细胞中发生的分子过程。超级增强子由两个作为基因突变控制开关的分子调控,这两个分子是转录因子A-MYB和 SCML2, SCML2是精子形成中的关键沉默蛋白。

TEs和跳跃基因

内源性逆转录病毒是一组转位因子(TEs),它是一种可移动的遗传因子,约占给定哺乳动物基因组的40- 50%。TEs也被称为“跳跃基因”,长期以来一直被认为是遗传威胁,因为基因移位可能是有害的,例如,这个过程会破坏蛋白质编码基因。

在20世纪50年代,科学家们发现TEs可以作为基因调控器,在这个基础上,Namekawa和他的合作者(Sakashita等人)得出的数据显示,内源性逆转录病毒驱动的机制有助于对物种特异性转录组进行微调。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 3976DBC

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