PNAS:人类基因组中的19个“外来物种”
2016/04/03
近日,《PNAS》杂志上的一项研究揭示了人体基因组中包含的19种新型古病毒DNA片段。更引人注目的是,在2%的检测人群中发现完整的病毒遗传“食谱”。


8%的人体DNA属于具有外源性,由非人类DNA的病毒片段组成,事实上病毒基因组隐藏在所有含有颌及骨髓的生物体内。近日,《PNAS》杂志上的一项研究揭示了人体基因组中包含的19种新型古病毒DNA片段。更引人注目的是,在2%的检测人群中发现完整的病毒遗传“食谱”。

所有的逆转录病毒都有自己的遗传密码——RNA。病毒通过在宿主基因组中插入自身的RNA片段来感染宿主,这些宿主包括人类。人类免疫缺陷病毒(HIV)就是当代逆转录病毒感染人类的典型例子。

古老的逆转录病毒感染人类祖先已有几十万年,这些病毒-DNA片段残留在人类祖先基因中,并代代相传,这些病毒被称为人类内源性逆转录病毒或HERVs。先前研究估计至少8% 的人类DNA为HERs片段,在该研究中,作者一直致力寻找人类体内HERVs的新踪迹,他们研究了2500名来自世界各地的受试对象基因组,并以“参考”基因型为对照(科学家集成的数字化基因序列,代表人类基因组序列)。


之前的研究曾揭示了人体中的17种HERVs,本研究在此基础上发现了19种新型的HERVs,其中一种HERVs(在50名受试对象中发现)并不是单纯的病毒基因片段,而是整个基因组,属于“前病毒”,是第二个已知的存在于人类体内的前病毒。虽然尚未证实,这个“前病毒”可能具备自我复制的能力,并能像完整病毒一样工作。

本文作者,塔夫茨大学医学院的病毒学家John Coffin在一份声明中表示,“这个片段看起来像一种具有传染性的病毒,这种发现非常令人兴奋,因为这将使我们能够研究病毒疫情发生之前的事情。”

一些HERVs已被人类自身用于有益之处,包括在艾滋病妊娠,这种特殊的HERV有助于在胎儿周围构建细胞保护层,以阻止毒素从母体血液渗透到胎儿。由于这些非人类DNA片段是人体的一部分,追捕HERVs对医学研究至关重要。

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  • Discovery of unfixed endogenous retrovirus insertions in diverse human populations

    Endogenous retroviruses (ERVs) have contributed to more than 8% of the human genome. The majority of these elements lack function due to accumulated mutations or internal recombination resulting in a solitary (solo) LTR, although members of one group of human ERVs (HERVs), HERV-K, were recently active with members that remain nearly intact, a subset of which is present as insertionally polymorphic loci that include approximately full-length (2-LTR) and solo-LTR alleles in addition to the unoccupied site. Several 2-LTR insertions have intact reading frames in some or all genes that are expressed as functional proteins. These properties reflect the activity of HERV-K and suggest the existence of additional unique loci within humans. We sought to determine the extent to which other polymorphic insertions are present in humans, using sequenced genomes from the 1000 Genomes Project and a subset of the Human Genome Diversity Project panel. We report analysis of a total of 36 nonreference polymorphic HERV-K proviruses, including 19 newly reported loci, with insertion frequencies ranging from <0.0005 to >0.75 that varied by population. Targeted screening of individual loci identified three new unfixed 2-LTR proviruses within our set, including an intact provirus present at Xq21.33 in some individuals, with the potential for retained infectivity.

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