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2号站代理巨型病毒可以整合到宿主的基因组中

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在这场基因捉迷藏的终极游戏中,弗吉尼亚理工大学的科学家们已经确认了几个例子,他们发现巨大的病毒基因组嵌入宿主的基因组中,有些是完全嵌入。发表在今天(11月18日)的《自然》杂志上的研究结果表明,巨型病毒的这种整合可能比以前认为的更常见,而且这些病毒很可能是真核生物遗传多样性的一个未得到充分重视的来源。
 
澳大利亚昆士兰大学的病毒学家Karen Weynberg没有参与这项工作,他告诉《科学家》杂志说:“我们一直认为能够整合到宿主基因组中的[巨型病毒]并不常见。”“现在他们已经表明,这些病毒能够在比我们曾经真正认识到的更广泛的范围内进行整合。这将是开创性的,二号站平台我认为人们将更多地关注这些病毒在哪里出现。”
 
巨型病毒之所以被称为巨型病毒,2号站是因为它们往往比一般病毒大10倍左右。自2003年发现巨型病毒以来,它们已经挑战了病毒学的传统观念。除了异常巨大的体型,它们的基因组有时还包括来自细菌和真核生物的基因贡献,包括代谢基因。弗吉尼亚理工大学病毒学家、该研究的合著者弗兰克·艾尔沃德(Frank Aylward)说,正因为如此,从基因组水平上看,“它们并不一定像病毒”。
 
在Aylward的实验室开始博士后研究时,Mohammad“Monir”Moniruzzaman从国家生物技术信息中心的众多数据库中寻找一些巨大的病毒标记基因,这是一种探索性的尝试,看看会得到什么。尽管大多数基因出现在标记为病毒的基因组中,Moniruzzaman说,他对这些巨大的病毒基因出现在标记为属于微观海洋浮游植物的基因组中的数量感到惊讶。
 
Aylward和Moniruzzaman一开始认为他们可能受到了污染。但当他们更仔细地观察时,他们注意到基因信号表明部分病毒已被纳入宿主的基因组中。在这个假设的基础上,研究小组继续在65个公开的绿藻基因组中寻找这种整合的系统证据,其中一些被认为是巨型病毒的宿主。
 
Moniruzzaman和他的同事开发了一种名为ViralRecall的生物信息学工具,可以根据几种线索识别藻类基因组中怀疑有病毒来源的区域。例如,他们使用该工具来扫描特定的病毒标记基因、两个基因组之间的明确界限、病毒和宿主之间的共享基因、以及被认为是由宿主的分子机制引起的整合病毒序列中存在的非编码内含子和大量重复。
 
研究人员在十几个宿主基因组中发现了18个“巨大内源性病毒元件”(GEVEs)的例子,这意味着一些宿主的遗传密码中集成了不止一个这样的GEVEs。在某些情况下,病毒的贡献是碎片化的,只代表了病毒基因组的一小部分。但在两个样本中,整个病毒基因组似乎已经跳进了浮游植物,占宿主基因的10%。总的来说,这些GEVEs贡献了78到1782个基因。
 
艾尔沃德说:“这从本质上打开了一个大的基因水平转移管道,从病毒到真核生物。”“一旦你看到这些巨大的内生性案例,各种各样的可能性就会出现。”
 
通过系统发育分析,Moniruzzaman能够将GEVEs追溯到Phycodnaviridae和Mimiviridae家族的成员,这两个不同的群体提供了关于巨型病毒的许多已知信息。例如,让科学家们意识到它们存在的第一个发现,是从英国的一个冷却塔中分离出来的一种mimivirus。
 
综上所述,结果表明巨型病毒的内生性可能比以前认为的更普遍。犹他大学的进化遗传学家内尔斯·埃尔德(Nels Elde)没有参与目前的研究工作,他说:“他们发明了这种新工具,然后看到了如此多的此类病例,即使只有第一次,多少有些有限的扫描,这种想法还是相当令人惊讶的。”“他们建立了一个有点间接的案例,但有几条互补的证据看起来相当有力。”
 
Elde敦促在接受该小组对整合病毒基因组中重复的分析作为内源化的证据时要谨慎。之前的工作,包括他自己对痘病毒的研究(痘病毒作为一种巨型病毒的地位尚存争议),已经表明病毒能够在没有宿主的情况下进行快速、大规模的基因复制。在这篇论文中,作者强调他们在内生性病毒中发现了比自由生命体中更多的重复。

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