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火山温泉中发现病毒嵌合体

美国波特兰州立大学研究团队在环境恶劣的火山沸水温泉中发现了一种新的病毒基因组,它似乎是DNA病毒和RNA病毒重组的产物,此前从未发现过这种天然嵌合体。他们的 研究 结果发表在4月19日的《生物学指南》(Biology Direct)上。

美国加州北部酸性沸泉湖是细菌群落的聚居地,“这里唯一的捕食者是病毒”,论文的作者之一、病毒学家肯·斯特德曼(Ken Stedman)说。为了弄清这里的病毒类型,他和同事对从湖水样本中取得的病毒序列进行了元基因组分析(metagenomic analysis)。结果出人意料:一个DNA片断编码了一种以前只在RNA病毒的衣壳中发现过的蛋白质。研究人员获取了完整的病毒基因组后,发现类似RNA的序列位于另一段序列附近,而这段序列却编码一种只在DNA病毒中特有的复制蛋白。

这似乎是由两种完全不相关的病毒种系重组造成的。逆转录酶能把RNA转变成DNA,可这段RNA基因并非来自可产生逆转录酶的病毒。所以还不清楚RNA是如何进入DNA基因组的。

斯特德曼认为有两种可能。一是:一个RNA病毒、一个DNA病毒和一个逆转录酶病毒同时感染了一个细胞;逆转录酶病毒利用它的逆转录酶把RNA转化成一个DNA拷贝,此拷贝被整合到了DNA病毒的基因组中。在环境中有自由游动的逆转录酶时这种情况也可能出现。二是:一种特殊的病毒连接酶,把DNA和RNA连接起来,然后嵌合编码片段被复制到了DNA中。

元基因组分析只能给研究者展示病毒基因组的概况,而不能提供病毒本身和它们宿主的情况,“这种方法的缺点就是我们对环境样本中病毒的生物学状况知之甚少,”美国德州大学的进化遗传学家塞德瑞克·菲斯奇特(Cédric Feschotte)说,“我们甚至还不清楚这些病毒在他们所在的群体中是否具有代表性。” 斯特德曼承认这些局限性,并且正计划在更广泛的样本中调查这些问题。

但是这种独特病毒存在的事实表明,基因重组可能发生在数十亿年前就已经分离的两个群体中。“科学家推测遗传系统演化的最早阶段,类似病毒的遗传元素之间可能发生广泛频繁的基因重组和融合,直到产生不同的遗传复制和表达方式为止。”美国国立卫生研究院(NIH)的进化遗传学家尤金·库宁(Eugene Koonin)说,“斯特德曼的发现显示这种重组在不同病毒间确实发生过,可能还是病毒演化的重要途径。”

“DNA和RNA病毒间存在明显杂交的发现模糊了两个主要病毒群体间的界线,更加突出了病毒世界的可塑性,看上去有无限种病毒间嵌合体的可能,” 菲斯奇特说。果真如此,那可能存在更多的嵌合体等待病毒学家去发现。

本文编译自:NATURE,Hot spring yields hybrid genome
图片:WIKIPEDIA
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发布于2012-05-07, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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