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考拉癌症高发之谜破解!基因中携带高度活跃的逆转录病毒,频繁复制整合“埋雷”

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前瞻网 2021-03-01 16:01

脊椎动物生殖系的反复感染,使内源性逆转录病毒(endogenous retroviruses,ERVs)成为哺乳动物基因组中普遍存在的特征。然而,数百万年的进化,已经掩盖了逆转录病毒内源性作用对宿主健康的直接影响。

由于大多数哺乳动物ERVs源自数百万年前发生的生殖细胞感染,宿主-病原体适应的早期和最关键阶段,包括对宿主健康的直接影响,尚不清楚。

在德国莱布尼兹动物园和野生动物研究所的一篇最新论文中,研究人员们检查了逆转录病毒在考拉(Phascolarctos cinereus)的早期阶段的内源性,一个物种正在经历由考拉逆转录病毒(KoRV)的生殖系入侵,并受到了高癌症患病率的影响。

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研究团队发现,澳大利亚北部的整个考拉种群100%感染了考拉逆转录病毒(KoRV),且每个考拉100%的细胞内携带了考拉逆转录病毒(KoRV)基因组。

他们从10只考拉的肿瘤和健康组织中鉴定了KoRV整合位点(IS),检测到1002个独特的IS,整合热点发生在已知的癌症基因附近。

他们发现,肿瘤的积累是新颖的,与癌症相关的近缘基因过多。他们检测了含有IS的基因的失调,并鉴定了一个高表达的转导癌基因。

这些检测结果表明,考拉逆转录病毒(KoRV)正在频繁地将自身基因组复制整合到考拉基因组中,从而给考拉带来了很高的基因突变负荷。

相关研究数据成果,为了解宿主在活性逆转录病毒种系入侵过程中所遭受的巨大突变负荷提供了见解,这是脊椎动物谱系进化过程中反复经历和克服的过程。

考拉(Phascolarctos cinereus)提供了一种研究野生、远缘繁殖、体型庞大的哺乳动物早期逆转录病毒内化的方法。总的来说,该研究在基因组水平发现考拉的多个癌症相关基因表达与考拉逆转录病毒(KoRV)感染有关,揭示了考拉癌症高发的原因。

考拉目前正经历着生殖细胞的活跃入侵,这一过程可能始于过去5万年。这种最近的生殖系感染,与其他存在不固定ERV的物种形成对比。如今这种基因改变病毒,已经感染了树袋熊产生卵子和精子的细胞,使病毒代代相传。

从保护标志性的脆弱物种的角度来看,这种入侵对考拉健康造成的负面影响也值得关注。此前,考拉的淋巴瘤、白血病,以及其他癌症发病率很高,但具体原因尚不清楚。

考拉逆转录病毒(KoRV-A)在所有来自澳大利亚北部的考拉中都是内源性的,但是一些南部考拉被认为没有受到影响,因为病毒已经从北部传播到南部。在研究过程中他们也检测到其他KoRV变种,但推测为外源性(仅感染体细胞并水平传播)。

上述研究以“Retroviral integrations contribute to elevated host cancer rates during germline invasion”为题,发表在《自然·通讯》(Nature Communications)杂志上。

参考来源:https://www.nature.com/articles/s41467-021-21612-7

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