深圳子科生物報(bào)道：麻省大學(xué)醫(yī)學(xué)院和澳大利亞昆士蘭大學(xué)的研究人員進(jìn)行的一項(xiàng)新研究在考拉身上發(fā)現(xiàn)了一種前所未有的動(dòng)物免疫應(yīng)答類型。

這些科學(xué)家本來(lái)是專注于席卷澳大利亞考拉種群的逆轉(zhuǎn)錄病毒KoRV-A研究，結(jié)果意外的發(fā)現(xiàn)了考拉采用了一種新穎的基因防御系統(tǒng)，抵抗逆轉(zhuǎn)錄病毒的感染。這種新穎的遺傳反應(yīng)控制了考拉種系中病毒的產(chǎn)生，這是一種以前未曾描述過(guò)的機(jī)制，可與哺乳動(dòng)物眾所周知的先天免疫應(yīng)答相提并論，并且這一發(fā)現(xiàn)為脊椎動(dòng)物的遺傳進(jìn)化，以及與入侵逆轉(zhuǎn)錄病毒之間的相互作用提供了新的思路。

這一研究發(fā)現(xiàn)公布在Cell雜志上。研究人員指出種系的逆轉(zhuǎn)錄病毒感染在進(jìn)化過(guò)程中已發(fā)生過(guò)很多次，但在世代時(shí)間尺度上卻很少見(jiàn)。

文章作者，UMass醫(yī)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)教授William E. Theurka??uf博士說(shuō)：“KoRV-A感染了考拉種系，讓我們實(shí)時(shí)查看了基因組進(jìn)化?！?

進(jìn)化中的逆轉(zhuǎn)錄病毒

KoRV-A與考拉免疫缺陷綜合癥（KIDS）相關(guān)，這種疾病讓考拉更容易被感染，以及感染癌癥。除了病毒在個(gè)體動(dòng)物之間傳播（稱為水平感染），它還會(huì)感染構(gòu)成精子和卵的生殖細(xì)胞，并被整合到遺傳基因組中。結(jié)果，考拉出生時(shí)就帶有這種病原體，這叫做垂直感染。

逆轉(zhuǎn)錄病毒在進(jìn)化過(guò)程中多次感染種系，現(xiàn)在已構(gòu)成人類基因組的8％。從數(shù)字上看，編碼蛋白質(zhì)的20,000個(gè)基因僅占整個(gè)人類基因組30億個(gè)核苷酸的1.5％。這些內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒一旦被包埋，就會(huì)重新插入基因組，使基因組不穩(wěn)定而導(dǎo)致疾病。但是，這些遺傳入侵并非沒(méi)有好處。在哺乳動(dòng)物中，逆轉(zhuǎn)錄病毒已成為被“選擇”用于正常發(fā)育必不可少的過(guò)程。舉一個(gè)著名的例子：胎盤發(fā)育所需的基因源自逆轉(zhuǎn)錄病毒基因。

“我們看到的考拉是地球上每個(gè)生物體都經(jīng)歷過(guò)的事情。動(dòng)物被進(jìn)入生殖細(xì)胞的逆轉(zhuǎn)錄病毒感染。這些病毒繁殖并自我插入種系基因組，改變了宿主基因組的組織和功能，這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到感染者被宿主馴服為止。在這個(gè)感染周期結(jié)束時(shí)，宿主已經(jīng)發(fā)生了變化，”文章通訊作者之一，麻省大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物信息學(xué)與整合生物學(xué)專業(yè)翁志平（Zhiping Weng，音譯）博士說(shuō)。

獨(dú)特的免疫應(yīng)答

盡管生殖細(xì)胞的病毒感染已幫助推動(dòng)了現(xiàn)代哺乳動(dòng)物的進(jìn)化，但這些宿主細(xì)胞如何對(duì)新病原體作出反應(yīng)仍是一個(gè)謎。文章作者，昆士蘭大學(xué)Keith Chappell博士說(shuō)：“以前，大家認(rèn)為純粹是通過(guò)自然選擇的過(guò)程來(lái)控制基因組中的病毒成分水平?，F(xiàn)在我們知道，我們生殖細(xì)胞內(nèi)有一些途徑可以主動(dòng)抵抗入侵者?！?/p>

這項(xiàng)合作研究表明，種系可產(chǎn)生順序的“先天”和“適應(yīng)性”基因組免疫應(yīng)答。該過(guò)程類似于感染生物體的病毒或細(xì)菌。首先，先天免疫系統(tǒng)識(shí)別許多病原體共有的非常普遍，但是在宿主細(xì)胞上卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的特征。這種最初的反應(yīng)不是很有效，但是可以控制入侵者，直到適應(yīng)性免疫系統(tǒng)能夠產(chǎn)生特異性靶向病原體的抗體和細(xì)胞，清除感染。

過(guò)去15年的研究表明，一類特殊的小RNA（anti-sense piRNAs）的功能類似于基因組抗體，并且非常有效地靶向過(guò)去進(jìn)入種系的病毒。這些piRNA通過(guò)互補(bǔ)或“反義”序列指導(dǎo)病毒RNA的識(shí)別。

對(duì)KoRV-A的研究表明，新的病毒入侵者會(huì)觸發(fā)獨(dú)特的先天反應(yīng)，這幫助識(shí)別病毒復(fù)制周期中的關(guān)鍵步驟。

大多數(shù)基因被稱為內(nèi)含子的間隔子序列打斷。當(dāng)一個(gè)基因被轉(zhuǎn)錄成RNA時(shí)，內(nèi)含子會(huì)被去除，產(chǎn)生可以制造蛋白質(zhì)的功能性mRNA。逆轉(zhuǎn)錄病毒還包含內(nèi)含子，但是有必須被去除，也就是剪接過(guò)程，從而形成包圍病毒顆粒包膜的蛋白質(zhì)。但是，該病毒還會(huì)產(chǎn)生保留內(nèi)含子的未剪接的RNA。這些未剪接的RNA對(duì)病毒復(fù)制和感染至關(guān)重要。

最新研究表明，生殖細(xì)胞可識(shí)別這些病毒特異性，未剪接的轉(zhuǎn)錄本，并將它們切成不同類別的“有義” piRNA，從而抑制病毒顆粒的組裝。

Theurka??uf博士說(shuō)：“細(xì)胞將未剪接的序列識(shí)別為病毒，而不是基因，具有初始防御能力。就像你的身體對(duì)病毒和細(xì)菌起初的先天免疫反應(yīng)一樣?！?/p>

了解這種先天基因組防御反應(yīng)的工作方式可能有助于科學(xué)家開(kāi)發(fā)新的策略，對(duì)抗由逆轉(zhuǎn)錄病毒（包括KoRV-A）引起的疾病。

原文標(biāo)題：

The piRNA Response to Retroviral Invasion of the Koala Genome