基因组中的病毒“化石”,有助于提供人体免疫力

人内源性逆转录病毒(human endogenous retroviruses,HERV)是几百万年前整合到人类基因组中,并以孟德尔方式遗传至今的逆转录病毒的残余,约占了人类基因组的8%。因为属于转座因子,HERV可以通过转座作用增加其在基因组中的拷贝数,所以数量众多。

    多数HERV元件伴随进化已经散失编码功能,并不会表达生产感染性病毒。但是仍然有少数序列被证实参与调控哺乳动物的早期发育,例如参与胎盘发育、调控胚胎干细胞多能性等。当然,也有研究对其提出质疑,他们发现有些原始病毒元件会干扰正常基因的表达。

    近期,来自美国犹他大学的研究团队发现,一些内源性逆转录病毒具有调控免疫反应功能,有助于帮助机体防御其他病毒感染。这意味着,这些病毒序列的存在是一件好事。

    内源性逆转录病毒分类

    病毒“化石”:参与免疫反应,增强细胞防御外来病毒入侵能力

    怀着探索HERV元件在免疫系统中潜在功能的初衷,犹他大学的博士后Edward Chuong在导师Nels Elde和 Cédric Feschotte的指导下,筛查了人类基因组中干扰素诱导基因序列,发现了序列中至少有27个转座因子,可能来源于逆转录病毒的长末端重复序列。

    其中有一个因子,MER41,是4500—6000万年前整合进入人类基因组中的逆转录病毒残余序列。MER41位于干扰素诱导基因AIM2上游端,由220个碱基对组成。考虑到AIM2基因参与炎症免疫反应,所以研究人员利用CRISPR / Cas9基因编辑技术删除MER41元件,结果发现剔除MER41病毒残余序列后的AIM2基因失去激活免疫反应的能力。而且,突变免疫细胞株相比于正常免疫细胞,更容易受到病毒侵染。

    除了AIM2基因,研究人员发现MER41元件至少调控其他3个与免疫反应相关的干扰素诱导基因。除了人类,研究人员在狐猴、蝙蝠等其他哺乳动物物种基因组样本中也发现了类似于MER41的调控元件。

    这一研究成果提供了一个关键证据:古老的病毒元件有助于免疫防御。内源性逆转录病毒最酷炫的地方在于它的末端,即长末端重复序列(LTRs),仅由300-400个碱基对组成却包含了所有调控元件。

    这项研究工作看似简单,却再次拓宽了人们对逆转录病毒功能的了解。这些融入人类基因组中的病毒“化石”可能在进化过程中发挥着关键作用。下一步,研究团队将继续在动物模型和免疫细胞株上进行深入研究。
(责任编辑:zqg)

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