J Virol | 南京师范大学韩管助课题在内源性逆转录病毒进化研究取得重要进展

近日，病毒学专业期刊Journal of Virology以Convergent co-option of retroviral gag gene during the early evolution of mammals为题在线发表了南京师范大学生命科学学院韩管助教授课题组关于内源性逆转录病毒进化的最新研究进展。研究表明逆转录病毒gag基因选配可能在哺乳动物中频繁地发生，为研究逆转录病毒与脊椎动物之间互作的进化提供了新的视角。

逆转录病毒在复制过程中需要整合到宿主基因组中。如果整合发生在宿主生殖细胞中，逆转录病毒便会从亲代遗传到子代，形成内源性逆转录病毒。内源性逆转录病毒广泛存在于脊椎动物基因组中，是脊椎动物基因组的重要组成部分。在进化生物学中，选配（co-option，也译作扩展适应）是指基因行使不同于原功能的新功能的过程。在偶然的情况下，脊椎动物宿主会选配内源性逆转录病毒的基因来行使与宿主相关的生物学功能，如限制性因子Fv1基因（选配的逆转录病毒gag基因）和合胞素syncytin基因（选配的逆转录病毒env基因）。

韩管助课题组通过大规模系统发生基因组学分析在哺乳动物基因组中发现了两个逆转录病毒gag基因来源的宿主基因，这两个基因被命名为五彩石基因（wcs1和wcs2）。五彩石一名来自中国古代神话女娲补天（西汉·刘安《淮南子·览冥训》：“于是女娲炼五色石以补苍天”）。系统发生分析表明wcs1基因、wcs2基因和Fv1基因独立起源于不同的选配事件（图1）。基因共线性分析表明wcs1基因选配发生在现代胎盘哺乳动物出现之前（约1亿年前），而wcs2基因选配发生在现代有袋动物出现之前（约8千万年前）（图1）。在哺乳动物进化过程中，wcs1和wcs2基因多次丢失或者假基因化。通过分析RNA-Seq数据发现wcs1和wcs2基因在很多组织或器官中都有表达。进化分析表明wcs1在哺乳动物中受到很强的负选择，表明其可能行使重要的宿主生物学功能；但wcs1在奇蹄目动物中以及wcs2在有袋动物中受到正选择，相关基因可能参与病毒与宿主间的进化军备竞赛。该研究表明逆转录病毒gag基因选配可能在哺乳动物中频繁地发生，为研究逆转录病毒与脊椎动物之间互作的进化提供了新的视角。