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science：基因组中的病毒“化石”，有助于提供人体免疫力
文章来源：生物探索
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发布时间：2017-06-05 13:39
导读：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%。近期有研究发现，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。
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。
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。