新研究揭示了考拉对逆转录病毒的天然基因组免疫反应

马萨诸塞州伍斯特市-来自UMass医学院和澳大利亚昆士兰大学的研究人员进行的一项新研究发现了一种以独特的动物闻名的前所未有的免疫反应类型：树袋熊。考拉使用一种新颖的基因防御系统来抵抗逆转录病毒的感染，这是科学家在专注于KoRV-A(一种横扫澳大利亚考拉种群的逆转录病毒)时发现的系统。这种新颖的遗传反应控制了考拉种系中病毒的产生，这是一种以前未曾描述过的机制，可与哺乳动物众所周知的先天免疫应答相提并论，并且这一发现为脊椎动物的遗传进化与入侵的逆转录病毒之间的相互作用提供了新的思路。

种系的逆转录病毒感染在进化过程中已发生过很多次，但在世代时间尺度上却很少见。

UMass医学院分子医学教授，该研究的相应作者William E. Theurka​​uf博士说：“现正正在考拉无尾熊种系的KoRV-A感染，使我们能够实时观察基因组的进化。”单元格。

KoRV-A或无尾熊逆转录病毒A与无尾熊免疫缺陷综合症(KIDS)相关，这使无尾熊更容易感染和感染癌症。当病毒在个体动物之间传播时(称为水平感染)，它还会感染精子和卵的生殖细胞，并被整合到遗传基因组中。结果，考拉出生时就带有这种病原体作为其遗传物质的一部分(垂直感染)。

逆转录病毒在进化过程中已多次感染种系，现在已构成人类基因组的8%。从数字上看，编码蛋白质的20,000个基因仅占整个人类基因组30亿个核苷酸的1.5%。这些内源性逆转录病毒一旦被包埋，就会因其重新插入基因组并使基因组不稳定的能力而导致疾病。但是，这些遗传入侵并非没有好处。在哺乳动物中，逆转录病毒已被“选择”用于正常发育必不可少的过程。在一个显着的例子中，胎盘发育所需的基因源自逆转录病毒基因。

“我们看到的考拉是地球上每个生物体都经历过的事情。动物被进入种系细胞的逆转录病毒感染。这些病毒繁殖并自身插入种系基因组，改变了宿主基因组的组织和功能，过程一直持续到感染者被宿主驯服为止。在此感染周期结束时，宿主已经发生了变化，”李微波生物医学研究主任，生物化学与分子药理学教授，该计划主任翁志平博士说。麻省大学医学院生物信息学与整合生物学专业的博士学位，该研究的共同通讯作者。

尽管生殖细胞的病毒感染已帮助推动了现代哺乳动物的进化，但这些宿主细胞如何对新病原体作出反应仍是一个谜。昆士兰大学高级研究员，《细胞》杂志的合著者Keith Chappell博士说：“以前，人们纯粹是通过自然选择的过程来控制我们基因组中的病毒成分水平。研究。“我们现在知道，我们的种系细胞内有一些途径可以主动抵抗入侵者。”

科学家合作团队的工作表明，种系可产生顺序的“先天”和“适应性”基因组免疫应答。该过程类似于感染生物体的病毒或细菌。首先，先天免疫系统识别许多病原体共有的非常普遍的特征，但是在宿主细胞上却没有发现。这种最初的反应不是很有效，但是可以控制入侵者，直到适应性免疫系统能够产生特异性靶向病原体的抗体和细胞，从而清除感染。

过去15年的研究表明，一类特殊的小RNA(反义piRNA)的功能类似于基因组抗体，并且非常有效地靶向过去进入种系的病毒。这些piRNA通过互补或“反义”序列指导病毒RNA的识别。

对KoRV-A的研究表明，新的病毒入侵者会触发独特的先天反应，这认识到病毒复制周期中的关键步骤。

大多数基因被称为内含子的间隔子序列打断。当一个基因被转录成RNA时，内含子会被去除以产生可以制造蛋白质的功能性mRNA。逆转录病毒还具有必须被去除(称为“剪接”)的内含子，以形成形成包围病毒颗粒的包膜的蛋白质。但是，该病毒还会产生保留内含子的未剪接的RNA。这些未剪接的RNA对病毒复制和感染至关重要。

对KoRV-A的研究表明，种系细胞可识别这些病毒特异性，未剪接的转录本，并将它们切成不同类别的“有义” piRNA，从而抑制病毒颗粒的组装。

Theurka​​uf博士说：“细胞将未剪接的序列识别为病毒，而不是基因，并具有初始防御能力。”“就像您的身体对病毒和细菌起初的先天免疫反应一样。”

最终，了解这种先天基因组防御反应的工作方式可能有助于科学家开发新的策略来对抗由逆转录病毒(包括KoRV-A)引起的疾病。

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