轉座子與病毒有什麼聯繫?


我推薦你看看哥大教授Vincent Racaniello的病毒學課程https://m.youtube.com/watch?v=RYwVnzYf4V8,其中有一段講了逆轉錄病毒和轉座子的關係(轉座子是一段DNA可以在基因組中移動)。

人體大約有40%的DNA和逆轉錄病毒有關。其中7.7%的DNA和逆轉錄病毒的DNA非常的相似,我們稱之為內源逆轉錄病毒(endogenous retrovirus,ERV)。逆轉錄病毒的DNA結構可以用下面這張圖表示:

病毒兩端有兩條相同的序列,稱為LTR(long terminal repeat)。LTR沒有編碼任何蛋白,主要起到調控的作用。中間是三段基因:gag,pol和env。gag編碼了衣殼蛋白等結構蛋白,pol編碼了逆轉錄酶,整合酶,蛋白酶這些病毒複製需要的酶,env編碼了病毒包膜的糖蛋白。所有的逆轉錄病毒都有這三個基因。人類的內源逆轉錄病毒(HERV)也有這三段基因和兩個LTR,也可以像逆轉錄病毒那樣,把自己逆轉錄再整合到別的地方,就像複製-粘貼一樣。人們認為HERV是很久以前逆轉錄病毒偶然感染了人類的胚胎,結果永久性的成為人的基因組的一部分。經過這麼多年的擴增達到了7.7%的規模。但人類的ERV不知道什麼原因已經變異失去了製造新的病毒顆粒的能力。

還有0.6%的片段含有LTR和gag,pol,但不含有env。這些片段被稱為逆轉錄轉座子(retrotransposon)。由於不含有env,無法獲得包膜,也就無法形成病毒顆粒。人們猜測逆轉錄轉座子是逆轉錄病毒的來源,逆轉錄轉座子通過偶然的機會獲得了env的基因,從而產生了最早的逆轉錄病毒。

剩下的是不含LTR的和逆轉錄有關的DNA片段。其中16.9%的被稱為LINE的DNA也有編碼和逆轉錄酶,整合酶相似活性的酶。人們認為LINE也可以像ERV,逆轉錄轉座子那樣逆轉錄,整合到別的地方,它們也佔據了最大的比例。還有10.6%的沒有編碼逆轉錄酶,稱為SINE。人們猜測SINE是在LINE的輔助下進行逆轉錄和整合的。但不管怎麼說,SINE也佔據了相當大的一部分。這些不含有LTR的片段總共佔據了33.9%的人類基因組。

總之,人們猜測ERV是遠古逆轉錄病毒感染人類胚胎留下來的,而逆轉錄轉座子可能是逆轉錄病毒的起源。


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Identification of an infectious progenitor for the multiple-copy HERV-K human endogenous retroelements

成功復活了一個逆轉錄病毒


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