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

這些科學(xué)家本來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的機制，可與哺乳動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)為脊椎動物的遺傳進化，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)錄病毒感染在進化過程中已發(fā)生過很多次，但在世代時間尺度上卻很少見。

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：“KoRV-A感染了考拉種系，讓我們實時查看了基因組進化?！?

進化中的逆轉(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。除了病毒在個體動物之間傳播（稱為水平感染），它還會感染構(gòu)成精子和卵的生殖細胞，并被整合到遺傳基因組中。結(jié)果，考拉出生時就帶有這種病原體，這叫做垂直感染。

逆轉(zhuǎn)錄病毒在進化過程中多次感染種系，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個基因僅占整個人類基因組30億個核苷酸的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有好處。在哺乳動物中，逆轉(zhuǎn)錄病毒已成為被“選擇”用于正常發(fā)育必不可少的過程。舉一個著名的例子：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生物體都經(jīng)歷過的事情。動物被進入生殖細胞的逆轉(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，這個過程一直持續(xù)到感染者被宿主馴服為止。在這個感染周期結(jié)束時，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。

獨特的免疫應(yīng)答

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

這項合作研究表明，種系可產(chǎn)生順序的“先天”和“適應(yīng)性”基因組免疫應(yīng)答。該過程類似于感染生物體的病毒或細菌。首先，先天免疫系統(tǒng)識別許多病原體共有的非常普遍，但是在宿主細胞上卻沒有發(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胞，清除感染。

過去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去進入種系的病毒。這些piRNA通過互補或“反義”序列指導(dǎo)病毒RNA的識別。

對KoRV-A的研究表明，新的病毒入侵者會觸發(fā)獨特的先天反應(yīng)，這幫助識別病毒復(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)一個基因被轉(zhuǎn)錄成RNA時，內(nèi)含子會被去除，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，該病毒還會產(chǎn)生保留內(nèi)含子的未剪接的RNA。這些未剪接的RNA對病毒復(fù)制和感染至關(guān)重要。

最新研究表明，生殖細胞可識別這些病毒特異性，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：“細胞將未剪接的序列識別為病毒，而不是基因，具有初始防御能力。就像你的身體對病毒和細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)家開發(fā)新的策略，對抗由逆轉(zhuǎn)錄病毒（包括KoRV-A）引起的疾病。

原文標題：

The piRNA Response to Retroviral Invasion of the Koala Genome