『遗传』狗血斗争史:病毒把祖传基因写入我们体内,却让我们更好地活着( 二 )
逆转录病毒其实更加猖狂 , 它们进入宿主细胞后 , 首先用自身携带的RNA作为模板 , 在自己携带的逆转录酶的作用下 , 转录为双链DNA , 随后将这段双链DNA直接整合到宿主细胞的基因中 , 构成原病毒 。 于是它就能够随着宿主细胞的复制而复制 。
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逆转录病毒感染细胞 , 并整合到细胞最后形成子代的过程
如果这些逆转录病毒恰好进入了人类的生殖细胞精细胞或者卵细胞中 , 那么这段来自于病毒基因的衍生物就能随着人类的繁衍生息遗传下来 , 最终出现在现代人类的基因组中 。 我们现在称之为内源性逆转录病毒(ERV) 。
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就像我们所关心的 , 这些内源性逆转录病毒会不会在某一天被激活而开始感染人类呢?
大多数内源性逆转录病毒在数十万年的演进过程中 , 由于突变的积累以及重组而不再具有转录表达的能力 , 它们可以看作是死去很久的病毒的残余 。 然而美国密歇根大学医学院的研究人员新发现的19个新的内源性逆转录病毒中 , 有一个包含了一种病毒的完整基因信息 。 也就是说 , 根据这些基因片段 , 有可能制造出具有传染性的病毒 。 这个完整的原病毒出现在X染色体上 , 被命名为Xq21 , 是目前已知的第二种潜藏在人类DNA中的完整原病毒 。
且不说这些还停留在假说与实验基础上的想法 , 目前研究人员已经发现这些“垃圾DNA”在肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)、多发性硬化症等神经退行性疾病 , 甚至癌症中发挥着一定的作用 。
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肌萎缩性脊髓侧索硬化症 , 也被称为渐冻人症
比如人类内源性逆转录病毒(HERV)中最活跃的一个家族HERV-K(HML-2)可以产生病毒蛋白 , 并且与肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)相关;而其中的另外两个家族HERV-W、HERV-Fc则与多发性硬化症有关 。
不过这些不速之客并非对人百害而无一利 , 最典型的例子要数哺乳动物胎盘的形成了 。 合胞素(Syncytin)与胎盘形态发生中的细胞滋养层到合胞体滋养层的分化过程十分相关 。 合胞体滋养层对胎儿与母体之间的营养物质和废物交换是至关重要的 , 同时它还能够阻断母体免疫细胞的入侵 , 防止胎儿的免疫排斥 。
而Syncytin起源于病毒蛋外壳上的一个蛋白质 , 它可以与宿主细胞膜上受体结合 , 使得病毒能够进入细胞 。 而现在人类利用这种物质连接母体与胎儿 , 促成营养物质与废物的交换 。
人类内源性逆转录病毒对人生长发育的影响不止于此 。 加拿大和新加坡的联合科研团队发现其下的一类HERV-H家族与人类干细胞的多能性也密切相关 。
研究人员利用抑制HERV-H的RNA对人体干细胞进行处理 。 他们发现 , 干细胞只能长为与结缔组织中常见的成纤维细胞类似的细胞 , 同时抑制HERV-H也抑制了多能性所必需的蛋白质的生产 。
有些人类内源性逆转录病毒还能够“诱导”胚胎干细胞的分化 。 准确地说 , HERV在胚胎发育过程中的表达也具有阶段特异性与细胞群特异性 。 在胚胎发育的不同阶段 , 不同的人类内源性逆转录病毒表达程度是不同的;而在同一阶段的不同细胞群中 , 比如囊胚期时的上胚层细胞与非上胚层细胞中 , 不同的HERV在表达量上也有差异 。
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上胚层
其实不仅人类的基因组中存在内源性逆转录病毒 , 在其他的动物中 , ERV同样十分重要 , 比如与绵羊肺腺瘤病毒相关的内源性逆转录病毒 , 在绵羊妊娠早期 , 即胚胎开始发育期发挥着关键的作用 。
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