川金丝猴、滇金丝猴和黑叶猴内源性逆转录病毒的研究

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内源性逆转录病毒(Endogenous retroviruses,ERVs)起源于生物进化过程中外源性逆转录病毒对宿主生殖细胞的感染和整合,并通过孟德尔遗传方式遗传给后代,是一类备受关注的病毒。内源性逆转录病毒记录了发生过的病毒感染,能够为研究逆转录病毒及其宿主进化提供重要的分子证据。迄今为止,研究发现内源性逆转录病毒存在于所有脊椎动物的基因组中,且与白血病、免疫系统疾病、神经系统疾病等有重要的关联。然而在疣猴亚科中内源性逆转录病毒的分布和多样性研究甚少,因此本研究基于TBLASTN同源序列识别以及RetroTector等软件系统地挖掘和鉴定了疣猴亚科中川金丝猴、滇金丝猴和黑叶猴基因组中的内源性逆转录病毒序列;同时分析了具有完整结构的内源性逆转录病毒序列的分类情况;并且以川金丝猴和滇金丝猴为例,分析了两个物种的同源病毒序列以及内源性逆转录病毒与宿主基因的融合情况,并初步探讨了内源性逆转录病毒对宿主基因及致病性的潜在影响。主要结果如下:本研究共发现945条内源性逆转录病毒序列,川金丝猴基因组中发现有284条,其中结构完整的病毒序列包括85条,占川金丝猴基因组中所发现病毒序列总数的30%;滇金丝猴基因组中发现有263条,结构完整的病毒序列有56条,占比21%;黑叶猴基因组中发现中有398条,结构完整的序列有160条,占比40%。通过对本研究中各物种所发现的内源性逆转录病毒序列进行分类分析,我们发现三个物种中内源性逆转录病毒序列以Class I类和Class II类病毒为主,这与大多数脊椎动物中内源性逆转录病毒序列的情况相似。川金丝猴和滇金丝猴中所发现的内源性逆转录病毒序列主要划分为Gamma逆转录病毒属和Beta逆转录病毒属;黑叶猴中所发现的内源性逆转录病毒序列主要划分为Gamma逆转录病毒属和Lenti逆转录病毒属。统计比对川金丝猴、滇金丝猴和黑叶猴基因组中内源性逆转录病毒序列破碎化比例,我们发现三个物种的破碎化情况相似,破碎化比例最高的为长末端重复序列(Long Terminal Repeat,LTR)以及引物结合位点(Primer Binding Site,PBS)和聚嘌呤道(Polypurine tract,PPT)结构,破碎化比例最低的为gag基因和pol基因;长末端重复序列等结构破碎化比例较高的原因可能是由于它们的反转录和复制功能,以及在漫长的进化过程中,突变的积累。以川金丝猴和滇金丝猴为例,我们比对了两个物种的同源序列以及内源性逆转录病毒与宿主基因的融合情况。通过比对病毒及其侧翼序列,我们在两个物种中发现了13对同源病毒序列,并在6个灵长类物种中发现了同源病毒序列,构建的进化树结果显示内源性逆转录病毒序列进化历史与其宿主进化历史一致。通过比较所获得的内源性逆转录病毒序列的位置信息及注释文件中宿主基因的位置信息,我们发现有内源性逆转录病毒插入的基因111个,其中川金丝猴中有48个,滇金丝猴中有63个,并初步探讨和推测了内源性逆转录病毒对宿主基因及致病性的潜在影响。本研究从疣猴亚科三个物种的基因组中获得了大量的内源性逆转录病毒序列,说明该病毒序列广泛存在于宿主基因组;此外通过对内源性逆转录病毒序列的分析和研究,拓展了我们对内源性逆转录病毒多样性的理解,且对了解病毒序列与宿主的进化关系和疾病具有重要意义。
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