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人类基因组中的非逆转录病毒组份

本帖最后由 老刀 于 2011-7-5 14:40 编辑

病毒不仅仅是基因的获得者,更是基因的提供者,关于细胞起源于病毒的理论已经得到普遍认可。
之前的研究已经表明,人类基因组中8%的组分来自5.5亿~20万年以前侵袭我们祖先的“逆转录病毒”,这些被吸收的病毒组份除了协助寄主抵御同类病毒的侵染之外,可能还在进化中扮演着更为重要的角色。比如人体内一种叫syncytin合胞素的蛋白已经被证明来源于某种古老的逆转录病毒,该基因一旦突变,胎盘将不能正常发育。
关于非逆转录病毒的“内生化”研究,之前报道很少。最新的研究表明,其实上非逆转录病毒(包括单链RNA病毒,双链RNA病毒,DNA病毒等)整合进寄主基因组的“内生化”事件也非常普遍,在本实验室将要发表的一篇论文(Journal of Virology 已接收)中,大家将会看到目前发现的最古老的非逆转录病毒化石——9800万年以前整合进人类祖先基因组中的一种细小RNA病毒组份。
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LZ强人啊,这个很有趣

一直有个疑问哈,在具有细胞结构的寄主出现以前,病毒是以什么方式生存的?

(记得以前也有人提出过假说,认为病毒是在单细胞生物出现后才出现的
:-)
本帖最后由 老刀 于 2011-6-25 18:04 编辑

一般推测曾经存在一个没有蛋白质和DNA的"RNA世界",RNA可以自己复制,之后出现了RNA细胞(可以认为此时的各个基因都来源于“病毒”组分,一起共生在一个膜结构内),逆转录病毒出现之后才有的DNA细胞。
至于三种现代细胞的起源,一般认为是DNA细胞首先分化出了细菌和古菌细胞,然后细菌细胞在古菌细胞内的共生产生了真核细胞;但也有人不同意,认为三种DNA细胞是各自独立起源的(所谓“三种RNA细胞假说”)----目前主要就是这两派人在争
受教了不过对我有点深

LZ是不是做系统发育这类比较偏理论的方向的?
:-)
本帖最后由 老刀 于 2011-6-25 17:40 编辑

我们这边本来是做真菌和病毒的,几年前偶然发现克隆到的一个真菌病毒部分序列居然与拟南芥的一个根毛发育相关基因同源性很高,然后就陆续对各种病毒的“内生化”作了些研究。为了写文章,系统发育和生物信息学方面自然是有所涉及,但不能算是专业做这方面的
个人认为病毒基因嵌入真核细胞染色体是生物演化的主要动力.其在功能演化中的作用应高于普通突变.
物变天汰,余者生存
记得在果蝇中,转座子造成的突变占所有突变的一半。
O3a3c* (M134+, M117-)
大家将会看到目前发现的最古老的非逆转录病毒化石——9800万年以前整合进人类祖先基因组中的一种细小RNA病毒组份
老刀 发表于 2011-6-25 12:24
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    刀兄的意思是,这种RNA病毒组分在我们现代人细胞内依然可以发现?
物格而后知至,知至而后意诚,意诚而后心正,心正而后身修,身修而后家齐,家齐而后国治,国治而后天下平...
8# imvivi001
是的
原始胎盘类动物非洲象的基因组中没有该组分,其它灵长类、食肉类、偶蹄类和海豚类等哺乳动物类群的基因组中,在相同位置都有该序列。此内源病毒序列的系统发育关系与宿主动物的进化关系高度一致,表明该内源病毒整合可能发生在现存胎盘哺乳动物与原始胎盘类动物分化后的祖先上。根据动物的系统进化关系、地质事件和化石记录推测该整合事件应该发生于白垩纪晚期,这说明细小病毒与哺乳动物宿主共存至少有9800万年的历史了。没有在鼠类基因组中发现该内源病毒序列,说明在进化过程中发生了世系特异的删除事件。
...
没有在鼠类基因组中发现该内源病毒序列,说明在进化过程中发生了世系特异的删除事件。
老刀 发表于 2011-7-4 16:55
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        关于‘进化过程中发生了世系特异的删除事件’,麻烦刀兄为俺们门外汉再详细解释一下~
物格而后知至,知至而后意诚,意诚而后心正,心正而后身修,身修而后家齐,家齐而后国治,国治而后天下平...
9# 老刀
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       9800万年,太棒了! 期待你们的论文早日问世~
物格而后知至,知至而后意诚,意诚而后心正,心正而后身修,身修而后家齐,家齐而后国治,国治而后天下平...
本帖最后由 老刀 于 2011-7-4 19:18 编辑

11# imvivi001
世系特异的删除事件在这里是指这段病毒序列在鼠类和其它胎盘哺乳动物的共同祖先基因组中是有的,在进化中,其它胎盘哺乳动物都保留了该序列,而在鼠类的基因组中该序列丢失了
11# imvivi001
世系特异的删除事件在这里是指这段病毒序列在鼠类和其它胎盘哺乳动物的共同祖先基因组中是有的,在进化中,其它胎盘哺乳动物都保留了该序列,而在鼠类的基因组中该序列丢失了
老刀 发表于 2011-7-4 19:10
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        出现这种丢失现象的原因可能是...?
物格而后知至,知至而后意诚,意诚而后心正,心正而后身修,身修而后家齐,家齐而后国治,国治而后天下平...
本帖最后由 老刀 于 2011-7-5 14:42 编辑

基因丢失的现象很普遍,相对于获得新基因,这也是一种进化的常见方式
原因么可能包括DNA损伤的应激修复(切除修复、断裂重接、染色体重排等)、远缘杂交过程中的染色体重组和普通重组错误等——但我想你问的可能并不是这个
本帖最后由 老刀 于 2011-7-5 08:45 编辑

可以参考《Nature》上2011年的这篇论文
Human-specific loss of regulatory DNA and the evolution of human-specific
traits
人类特有的调控DNA缺失与人类特有的性状进化
http://www.nature.com/nature/journal/v471/n7337/full/nature09774.html


缺失特殊DNA让人类大脑增容



人类缺失的遗传物质能够生成阴茎骨(左)并保持相对较小的脑部(右)。在小鼠中克隆这一DNA展示了它是在哪里工作的。(图片提供:C. McLean等,《自然》)

    大多数雄性哺乳动物都挥舞着一根由角蛋白——相同的物质还形成了指甲——构成的脊骨覆盖的阴茎,用以清除竞争对手的精子,以及刺激雌性排卵。你可以将人类缺乏阴茎骨的事实添加到我们不是一种称职的灵长类动物的目录清单中,一道写上去的还有人类没有尾巴和绒毛。即便是作为人类近亲的黑猩猩也生有阴茎骨。一项新的研究表明,这一特征的消失源于一组脱氧核糖核酸(DNA)在人类与黑猩猩进化趋异后不见了。研究人员同时还鉴别出另一个DNA删除,而这可能为人类拥有更大的脑作出了贡献。

    当然,是什么让我们成为人类很难作为一个新的问题,但是美国加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学的发育基因学家Gill Bejerano与发育遗传学家David Kingsley,决定换一个角度来思考这个问题。也许人类在基因方面并没有胜过黑猩猩,因为我们通常愿意相信自身是有优势的——或许我们事实上曾失去了一些重要的东西。Bejerano和Kingsley将黑猩猩基因组与人类基因组进行了比较,旨在寻找那些黑猩猩有而人类没有的DNA区域。并且与其说着眼于基因——就像之前完成的大多数研究那样,他们调查的DNA区域实际上并未编码基因,而是调节了附近基因的表达状况。

     他们在人类基因组中发现了583个缺失,并且Bejerano表示,选择研究从何处入手是一个艰难的决定。他说:“每个区域都有自身的风险。”最终,研究人员选择了两个区域:一个删除区域靠近与雄性激素响应相关的一个基因,另一个删除区域则在与大脑发育有关的一个基因附近。尼安德特人的基因组也缺失了这些区域,表明这些删除发生在50多万年前。

     为了搞清这些消失的DNA区域有什么用途,研究人员将黑猩猩的DNA克隆进入小鼠体内,并利用遗传工程手段使得这些 DNA在激活后变蓝。第一组DNA出现在发育的小鼠胚胎的阴茎骨中,此外还出现在将要生长感觉腮须的面部,这说明由这些DNA诱发而生长的结构是对雄性激素的响应。第二组DNA则出现在一个名为室下区的大脑区域,这里是神经元生长和扩张的温床。研究人员在最近出版的《自然》杂志中假设,删除这些DNA将移走神经发育的障碍,使得人类大脑得以发展。

      并未参与该项研究的美国西雅图市华盛顿大学的基因学家Maynard Olson认为:“有一种倾向认为基因缺失是一种损失。”但有时候,少即是多,他说。Olson指出,在进化上,与进化出一套完整的新基因体系相比,删除一段DNA是一个更快的过程。

    耶鲁大学的人类遗传学家James Noonan表示,尽管这种方法非常“聪明”,有关这两个删除导致的生理变化,以及它们在塑造人类进化中所扮演的角色的推测依然是不成熟的。

     由于还有500多个删除有待分析,Bejerano和Kingsley期望能有许多其他研究人员参与其中。Bejerano表示:“这项研究将遗传与发育以一种完美的方式集合在一起;很高兴看到这些领域的融合。”他说:“当你能够运用这两件工具,便可以写出最棒的进化故事。”(翻译整理:科学时报 群芳)
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