对抗病毒的蛋白也推动了进化

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对抗病毒的蛋白也推动了进化6 G/ b7 N, ^1 \$ T* O) S
来源：译言网 / 作者： / 2016-04-096 r! x8 K% ?9 T/ R" l+ Q' g
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根据一项最新研究表明，在人类和其他灵长类动物体内，对抗病毒的蛋白引发了一次规模巨大的基因突变，可能加速了物种的进化。
1 s5 ^: g$ f" }* c7 u“从某种意义上讲，这是十分可怕的。”在帕洛阿尔托，加利福尼亚斯坦福大学的遗传学家Kelley Harris（没有参与这项工作）说。随机的基因突变通常是有害的。但这也可能是不幸中的一线希望：这些变化也“提供了进化的原材料”，这可能使被病毒感染的人获得更好的抗病毒防御力，她说。“这项研究并不能证明，在感染了病毒时变异自身的DNA是有利的，但是，这确实是一个引人入胜的选择。”( W+ n/ l: y9 p. E8 v- L) H
自古以来，病毒就学会把自己的遗传物质插入到宿主基因组中，诱骗细胞并制造更多的病毒。现在，我们的基因组都充斥着这些闯入者，它们称为逆转录病毒和转座子。但是，现在它们大多只是停留在那里，不能复制自己。这是因为我们的身体有一组蛋白质，它们使这些DNA变异了。这些叫做“APOBEC”的蛋白质会寻找特定的DNA（碱基），在有病毒的DNA中，将胞嘧啶（C）转化为尿嘧啶（U）从而破坏基因。/ S) [4 p/ E  x, u1 j' ]
2012年，研究人员发现，某些APOBEC蛋白会在某些癌细胞做同样的事。“你可以看到这些蛋白变得十分活泼，对肿瘤的DNA影响巨大，引起很多基因突变，可能会进一步导致细胞生长不受控制。”康奈尔大学的计算生物学家Alon Keinan说。因为这些癌细胞是肺、肾、肝脏或其他器官的一部分，这些癌细胞的突变只会影响到这些组织。但如果APOBEC蛋白在生殖细胞中，即精子和卵子中十分活泼，那么这些突变可能会影响到未来几代人，并最终改变进化的过程。
: n! x2 N) G' u3 y9 F; n8 R为了确定这是否是有一种APOBEC蛋白，即APOBEC3G导致的，在拉马特甘，以色列巴伊兰大学的计算生物学家Erez Levanon和Keinan一起研究。他的团队擅长比较基因组，辨别模式演变。研究小组相巴现代人类、丹尼索瓦人、尼安德特人和黑猩猩的基因组与小鼠、猕猴、和红毛猩猩的对比，从而研究人类和黑猩猩的基因组中，胞嘧啶通过不正常的方式变成另一个碱基的概率。他们集中研究了有APOBEC3G蛋白偏好的基因序列的DNA。例如，APOBEC3G蛋白偏好的一种基因序列有连着三个胞嘧啶（C），APOBEC3G蛋白常会把第三个胞嘧啶变成其它的碱基。
& G) Y2 b* O% Q( S0 {) m- X6 g* U7 j$ E总体上，研究人员发现，在黑猩猩和人类基因组中，大约有37000个基因突变，分布在10000个基因簇中，是由APOBEC3G蛋白质引起的。他们把研究报告发布在《基因组研究》上。在红毛猩猩、猕猴、小鼠中，这些基因有胞嘧啶，但是在其它四个物种中则不是胞嘧啶。许多基因簇位于基因组中的关键位置，如调节基因活动性的位置或蛋白质编码的基因上。例如，在蛋白质编码区超过33%的碱基突变也改变了它产生的蛋白质。许多其它的突变可能发生物种进化时的生殖细胞中，不利的突变可能已经消失了，而那些有利生存的保留了下来。“这表明，灵长类特有的抗病毒机制也塑造人类和与人类相关物种的基因组。”Keinan说。9 ~  B+ d" V" S7 E2 U. `) B
“这个蛋白对所有灵长类生物基因谱的影响是十分惊人的。”安娜堡的密歇根大学的遗传学家Jeffrey Kidd（没有参与这项工作）说。他说：“这使我们意识到，所以东西都是来之不易的。”拥有阻止病毒DNA机制的代价是先破坏自己的DNA。“它也提出了一个新问题，这个机制到底是如何产生的。”% S& j- s0 n+ g# ~
同样，也有一些相关的蛋白质也可能会导致突变；“这可能只是冰山的一角。”Keinan说。他和他的同事正在计算，由APOBEC蛋白引起的人类的遗传占了多少比例。通常情况下，一个新生儿在其基因组中有70个新的突变，但只是这其中一个突变就“可以在这一代人中导致成千上万其它的基因突变”，Keinan说。  m3 y* g" Z2 U& b. {
这就产生许多进化方面的新问题需要探索了。. W0 p& h8 z& Q- L4 {! D

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