操控人类的病毒

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Nature：操控人类的病毒

1 o, q; S: o% h) n% E& J' e2015-4-23 09:42| 发布者: slytjiaofei|来自: 生物通# l/ N& G! X- ?5 i6 p
摘要: 人类的受精卵一开始有可能看起来像是一张白板。然而在受精的数天之内，生长中的细胞团不仅激活了人类的基因，还有源自古老的感染而存留在人类基因组中的病毒DNA。现在来自斯坦福大学医学院的研究人员发现，早期的人 ...# M8 w5 q. \( F% [' [
人类的受精卵一开始有可能看起来像是一张白板。然而在受精的数天之内，生长中的细胞团不仅激活了人类的基因，还有源自古老的感染而存留在人类基因组中的病毒DNA。
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3 C5 u: _: s; d. ]! X$ c8 x* A0 `现在来自斯坦福大学医学院的研究人员发现，早期的人类细胞生成了病毒蛋白，甚至塞满了装配的病毒颗粒。这些病毒蛋白可以操控人类发育的一些最早期的步骤，影响基因表达并甚至有可能保护了细胞免受进一步的病毒感染。% Z4 U8 _) K8 `  o
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这一研究发现由此向我们提出了一些问题，在人类胚胎发育过程中到底谁是真正的幕后操纵者？
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- N' j( X1 w! W/ L! q  t发育生物学、化学以及系统生物学副教授Joanna Wysocka博士说：“这听起来很有趣又有点吓人。我们发现，在近期的进化过程中侵入到人类基因组中的一种特殊的病毒在人类胚胎早期发育过程中又再度活化，导致了一些病毒样的颗粒和蛋白存在于人类细胞中。”5 W) V6 y; e" }' U
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他们的研究论文发表在4月20日的《自然》（Nature）杂志上。Wysocka是这篇文章的资深作者，研究生Edward Grow是论文的主要作者。/ C. O3 _4 A  ~
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胚胎中的病毒颗粒) L$ J' ^7 n4 D9 G7 U3 s( X
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逆转录病毒是一类可以将自身DNA插入到宿主细胞基因组中以后再激活的病毒。在这种潜藏模式下，病毒等待时机，每次细胞分裂它都会利用细胞的DNA复制将自身传播到每一个感染细胞的后代细胞中。HIV就是一个众所周知的可以感染人类的逆转录病毒例子。' c" G3 h5 o6 Y& B& D

3 N* y: b; n6 R2 L7 ~, U6 F当逆转录病毒感染生殖细胞，或是在生殖细胞产生前感染极早期的胚胎时，病毒DNA可以传递给后代。然而在进化过程中，这些病毒基因组往往会发生突变并失活。大约8%的人类基因组就是由以往的感染遗留下的病毒序列所构成。一种叫做HERVK的逆转录病毒在相对近的时期——大约20万年内重复感染了人类。大多数HERVK基因组仍然待在我们的每个细胞中保持完整。
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大多数的这些序列在成熟细胞中失活，但近期的研究表明它们可以在肿瘤细胞或人类胚胎干细胞中活跃起来。新加坡基因组研究所的研究人员在今年发表于2月Cell Stem Cell杂志上的一项研究中，证实来自一种灵长类动物病毒HERVH的序列也在早期人类发育中活化。
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现在斯坦福大学的研究人员第一次证实了，在发育的人类胚胎中有大量的病毒蛋白，电子显微镜图像显示这些蛋白装配成了病毒颗粒。随后在体外培养的人类胚胎干细胞中开展研究，科学家们证实这些病毒蛋白可以影响发育胚胎中的基因表达，并有可能保护了细胞免受其他病毒的感染。
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争斗还是共生？8 u/ U5 }* B1 O: \: g7 e
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目前还不清楚这一系列的事件是成千上万年来共存（一种进化共生）的结果，还是代表了人类和病毒之间持续不断的争斗。
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) q+ K8 P8 X! r% |7 I, kGrow说：“病毒是通过在这些早期胚胎细胞中开启自己而自私地获益？还是胚胎转而强占了病毒颗粒来保护自己？还是两者均有受益？这皆有可能，只是我们还没有真正的了解。”% o* N: x1 L) \" P$ {

1 W2 _  ^: g! m6 _4 s- f论文的共同作者、斯坦福前妇产科学教授Renee Reijo Pera博士说：“尽管仍有很多有待了解，但很清楚地是在妊娠的数天内两者的命运缠绕在了一起。我们人类的早期发育是独特的，依赖于近期进化历史中我们获得的一些基因和DNA序列。我们现在知道了，在生命的最初几天或数周内我们的‘垃圾DNA’，包括一些病毒基因为了发育而再度被利用。”
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Grow和同事们发现，一些HERVK病毒在3日或4日龄胚胎中转录成为了RNA。这种病毒激活与胚胎中其他关键人类基因的激活同时发生。研究人员随后利用了电子显微镜观察了受精后5-6天内出现的人类囊胚中完整的病毒颗粒是什么样子。
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HERVK还编码了一种叫做Rec的病毒蛋白，Rec与病毒RNA转录物结合，护送转录物进入到细胞质核糖体处合成了蛋白质。
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# `! ~$ g$ Q+ A0 R( `& R2 Z研究人员发现Rec不仅影响了病毒基因的表达，还结合了许多由人类基因转录的RNA。Rec还调控了RNA与核糖体的互作。最终，存在于人类细胞中的Rec刺激了一种免疫反应，提高了人类表面结合蛋白IFITM1的量，后者可以保护细胞免受病毒感染。% b9 E# r7 j( \' o) ?

5 }: p5 x0 G- p# K+ Y! \“一个潜在的有益策略”, V9 a, p1 n: @3 k4 X$ y

: {1 q' c1 Y; w+ W, uGrow说：“在基因组进化领域存在长期的争论。为什么要在我们的基因组中保留如此多看似无用和重复的DNA？我们的结果表明一个实体的、与生理相关的表型——提高了抗病毒免疫。这清楚地表明HERVK在胚胎中表达是一种潜在的有益策略。”: G7 M& r: l& U
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Wysocka说，虽然还没有直接的证据证实HERVK重激活为人类发育提供了一个选择性的优势，研究结果是非常吸引人的。- j6 g  G1 Y8 N* P, d! {; B. _

! s! R$ p- H  i4 B- t/ L. F“观察到病毒蛋白表达并以复杂的方式占用了细胞机器表明，要充分地了解错综复杂的早期人类发育，我们需要考虑一下这些基因入侵者的作用。”9 t) h" ?/ b, z
& T' x1 z1 i' S) Y2 W6 ]( C
参考文献：- q7 \2 d4 \; O6 p1 C

) i: {; w0 Y5 x4 XIntrinsic retroviral reactivation in human preimplantation embryos and pluripotent cells

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Nature：病毒可操控人类免疫系统从而影响免疫效应

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6 {) e. U5 B9 a来源：生物谷    发布时间：2012-8-7    " z5 y5 i& X! H! J$ T  ?0 s7 T

8 Y( Q) Z1 z" ]. G5 a" K7 W: v( S5 ]3 r$ K0 o6 i$ V! B: y! g
刊登在近日的国际杂志Nature上的一篇研究报告中，来自Trinity生物医学研究所的研究者揭示，病毒可以操控人类的免疫系统从而影响免疫效应。
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这项研究测试了30种病毒对于人类细胞的防御网络的效应，并且揭示了病毒如何寻找避免免疫系统的方法，最终削减免疫效应。研究发现为研究者开发出特异的抗病毒疗法以及新型药物提供了思路。- l+ {6 I$ }& f) u* p  b( Y

5 a8 i) D/ |" R% L) O: W  U8 U3 g5 }研究者收集了70种已知的调节免疫系统的病毒基因，并且系统性地将这些基因插入到人类细胞中，这些基因将会产生30种不同的病毒，包括痘病毒类、疱疹病毒、流感病毒和丙肝病毒。然后研究者使用质谱分析法来分析插入基因所产生的病毒蛋白所作用的人类蛋白质，运用生物信息学技术完全分析病毒蛋白和人类蛋白的相互作用。最终研究者确证了一些新的病毒-人类相互反应。% I# b4 F; i. n, z) Z6 H- J: Q4 n
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文章中的研究数据解释了病毒可以以大范围的细胞过程为靶点，而且有些细胞过程具有抗病毒的作用，这在以前并没有报道过。既然研究者发现了病毒攻击细胞常见的和特殊的靶位，那么后期研究工作中，研究者将设计出抗病毒疗法来针对特殊的病毒以及广谱病毒。
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编译自：New ways viruses affect human immune response discovered* c: w3 Q( |7 i5 I0 ?7 Z$ I) a( p3 ]

( F! l( M2 F! N5 J% k7 ~4 @( ?: L2 h  y0 s# K% F! O1 l
8 |, a8 w1 M) T- r
doi:10.1038/nature112890 f* ]; n) u" Z0 u6 x- m  M
PMC:6 Q5 ^/ s& l& o
PMID:# z5 k% D# d$ `% N2 S& w' a

& R& c" w% A- n' p+ rViral immune modulators perturb the human molecular network by common and unique strategies% O: S% X0 a# U
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Andreas Pichlmair, Kumaran Kandasamy, Gualtiero Alvisi, Orla Mulhern, Roberto Sacco, Matthias Habjan, Marco Binder, Adrijana Stefanovic, Carol-Ann Eberle, Adriana Goncalves, Tilmann Bürckstümmer, André C. Müller, Astrid Fauster, Cathleen Holze, Kristina Lindsten, Stephen Goodbourn, Georg Kochs, Friedemann Weber, Ralf Bartenschlager, Andrew G. Bowie, Keiryn L. Bennett, Jacques Colinge & Giulio Superti-Furga% ~. ~: ]' v* O/ l( Q; a: d) a

  X6 C) A( h2 c0 X  l$ e# C3 mViruses must enter host cells to replicate, assemble and propagate. Because of the restricted size of their genomes, viruses have had to evolve efficient ways of exploiting host cell processes to promote their own life cycles and also to escape host immune defence mechanisms1, 2. Many viral open reading frames (viORFs) with immune-modulating functions essential for productive viral growth have been identified across a range of viral classes3, 4. However, there has been no comprehensive study to identify the host factors with which these viORFs interact for a global perspective of viral perturbation strategies5, 6, 7, 8, 9, 10, 11. Here we show that different viral perturbation patterns of the host molecular defence network can be deduced from a mass-spectrometry-based host-factor survey in a defined human cellular system by using 70 innate immune-modulating viORFs from 30 viral species. The 579 host proteins targeted by the viORFs mapped to an unexpectedly large number of signalling pathways and cellular processes, suggesting yet unknown mechanisms of antiviral immunity. We further experimentally verified the targets heterogeneous nuclear ribonucleoprotein U, phosphatidylinositol-3-OH kinase, the WNK (with-no-lysine) kinase family and USP19 (ubiquitin-specific peptidase 19) as vulnerable nodes in the host cellular defence system. Evaluation of the impact of viral immune modulators on the host molecular network revealed perturbation strategies used by individual viruses and by viral classes. Our data are also valuable for the design of broad and specific antiviral therapies.

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8 [& W( H5 S/ V: [( e1 G1 J, x
4 ]$ u1 ?) @$ e3 u( d7 K8 _" Z人类有8%的DNA来自逆转录病毒6 e5 b7 r4 d6 A; Z: s8 t5 Q

5 ]3 j4 B+ u. n玻璃蔷薇  http://tech.china.com/science/life/1032/20110512/16535407.html " ~6 q( g/ Q  y) a' x2 E" ]
6 ?; Z9 Z1 C+ \% p& t/ n

3 W% B% [0 t2 {: R" u% d最新研究显示，人类和其他哺乳动物的基因组中包含有一种源自伯尔纳病毒插入的DNA，这种RNA病毒能够在细胞核内进行复制和转录。 . p- r9 n1 d4 L7 ^5 H$ P5 M" {

- q8 j  O) _3 C: G( W. N美国《每日科学》网站报道，日本和美国科学家最新研究发现，人类8%的遗传物质来自一种病毒，而不是来自人类的祖先。 1 Q: h; Q  I! y& y% z
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日本大阪大学科学家Keizo Tomonaga教授领导了这项由美国科学家和日本科学家共同合作的研究项目。美国德州大学阿灵顿分校生物学教授塞德里克-费舒特完成了这项研究的论文撰写，他的论文发表于最新一期《自然》杂志上。
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- ^2 x6 n3 k# q/ L  j科学家们的研究成果显示，人类和其他哺乳动物的基因组中包含有一种源自伯尔纳病毒插入的DNA。这种伯尔纳病毒是一种RNA病毒，能够在细胞核内复制和转录。费舒特介绍说，这种经病毒转录的DNA可能会导致基因突变和精神错乱，引起精神分裂症和情感障碍等疾病。 / [4 D" n- J7 V
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费舒特利用进化理论和医学推理对这种病毒在产生基因突变中的作用进行了推测和研究。病毒序列在宿主基因中的同化性是一种被称为内生化的过程，这一过程发生于病毒DNA融合进入一个生殖细胞的染色体内然后又被遗传给后代。到目前为止，逆转录酶病毒是已知的唯一一种可以在脊椎动物体内产生内生化副本的病毒。但是，费舒特表示，科学家们现在已经发现这种被称为伯尔纳病毒的非逆转录酶病毒也可在整个进化过程中反复地在哺乳动物体内完成内生化过程。
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5 u$ Y  A0 w" W: f- F+ @伯尔纳病毒的名称来源于德国小镇伯尔纳。1885年，伯尔纳发生了一场由这种病毒引起的重大疫情，导致该镇大量马匹死亡。因此，人们后来把这种病毒就叫伯尔纳病毒。伯尔纳病毒可以感染鸟类和哺乳动物，包括人类。这是一种非常奇特的病毒，因为它只能通过神经细胞传染，而且可以在宿主大脑中建立长期持续性感染，它的整个生命周期都发生于被感染的细胞核内。 / k$ {4 u1 ~. m) ?% A4 U: U

9 n5 x5 p- P$ b8 a伯尔纳病毒与细胞核的这种紧密联系引起了研究人员的兴趣。他们决定深入研究伯尔纳病毒是否已经以内生化元素的形式而打破了以往其他病毒感染的记录。研究人员对234种已知的真核基因组进行了检测和研究，试图发现与伯尔纳病毒同样的基因序列。费舒特介绍说，“研究人员在许多种不同的哺乳动物体内发现了许多类似伯尔纳病毒的内生化元素。” 6 E  F8 N& J* ]5 Q$ d7 v& k! C- R9 D

) O7 J- |5 W' d& m' p: W7 \科学家们在研究过程中，还能够复原出伯尔纳病毒在人体细胞的染色体内自发插入过程，前提是这些人体细胞已经被感染上了伯尔纳病毒。根据这些数据，费舒特提出，伯尔纳病毒插入是大脑细胞中被感染的个体产生突变的缘由。费舒特表示，“这些数据产生一种经得起检验的假设。不过，关于伯尔纳病毒感染与精神分裂症和情感障碍等疾病之间的联系仍然存在争议。” 5 _$ n- R" u! C# a9 Z
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逆转录病毒与人类进化. S$ {( Q0 l9 G; I
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大约8%的人类DNA是在远古时代感染人类的逆转录病毒的残余。内源性逆转录病毒的另一项惊人的作用，就是它们可调控干细胞（即我们身体所有细胞的前体）。一种内源性逆转录病毒HERV-H可能是决定胚胎干细胞多能性的重要因素，这种DNA优先在人胚胎干细胞中表达。减少HERV-H病毒RNA会导致多能性的丧失。病毒不仅可能让我们生病，病毒也可能是人类进化所必不可少的。逆转录病毒在生物进化过程中的重要作用可能是对生物进化机制的重要补充。# H( |) w8 _& F% w; D+ @( |
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: q! G/ N! [2 T/ X0 D0 y$ Z: r大约8%的人类DNA是在远古时代感染人类的逆转录病毒的残余。这些内源性逆转录病毒序列不产生感染性病毒，并且多数都被认为是垃圾DNA。但是，其中也有一些具有重要的功能。例如形成胎盘所必不可少的一种名为合胞素（syncytin）的蛋白质，最初就是通过逆转录病毒感染而进入我们祖先及其他哺乳动物的基因组（参考文献：Paleovirology of 'syncytins', retroviral env genes exapted for a role in placentation. Philos Trans R Soc LondB Biol Sci.  2013 Aug 12; 368(1626): 20120507. doi: 10.1098/rstb.2012.0507. ）。3 `$ y# p" D) K0 u

/ r% q& x1 @+ q. T# B) \: B内源性逆转录病毒的另一项惊人的作用，就是它们可调控干细胞（即我们身体所有细胞的前体）。逆转录病毒的遗传物质是RNA ，但在感染过程中，它被转换成DNA，该DNA再整合到细胞染色体中。如果被感染的细胞恰好是一个生殖细胞，病毒DNA （此时被称为内源性逆转录病毒）将成为动物及其后代的永久组成部分。我们的一种内源性逆转录病毒，名为HERV-H ，曾在大约2,500万年前感染人类的祖先。已发现HERV-H对决定人类胚胎干细胞的特性非常重要（参考文献：The retrovirus HERV H is a long noncoding RNA required for human embryonic stem cell identity，Nature  Structural & Molecular Biology 21, 423–425 (2014)  doi:10.1038/nsmb.2799，Published online　30 March 2014）。$ Q: z& c0 d! }# w
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胚胎干细胞（简称 ES细胞）是由胚泡(blastocyst) 在植入4-5天后形成的内细胞团衍生，是“多能”的：它们可以分化成人体的各种细胞类型。“多能”意味着与体细胞（例如皮肤、肌肉、器官的细胞）相比，能表达完全不同的一套基因。在胚胎干细胞中基因的表达是由调节mRNA合成的少量关键蛋白质所控制。如果这些蛋白质（只有四种）在一个已分化的细胞中产生，该细胞会转变成胚胎干细胞：一种经诱导产生的多能胚胎干细胞（简称iPSC）。日本山中伸弥的这个发现是他在2012年获得诺贝尔奖的主要依据之一。
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HERV-H可能是决定胚胎干细胞多能性的重要因素，导致这一发现的最早线索源自下述发现：这种DNA优先在人ES细胞中表达。当HERV-H  RNA的水平在ES细胞中减少（通过RNA干扰）时，细胞的形态会发生变化, 它们成为成纤维细胞样，这是细胞发生分化的标志。相反，当成纤维细胞重新编程成为iPSCs时， HERV-H RNA的水平上升。这些结果表明， HERV-H对于保持ES细胞的多能性，以及使体细胞转变成具有多能性都是必不可少的。　6 L" ~2 D2 N9 l- o7 ]6 p, @

3 j; j; B2 @3 u6 P# D; n# x在我们的基因组中，HERV-H DNA与名为长末端重复序列（简称LTR）的病毒序列相邻。这些序列提供病毒mRNA合成的起始位点。在人ES细胞中，HERV-H的LTR似乎能增强附近的人类基因的转录，这对于维持多能性是重要的。以一种有趣的复杂互动方式，HERV-H病毒RNA对这项活性很重要：它似乎会与某些蛋白相结合，而这些蛋白又参与影响多能性mRNA转录的调控。这一观察结果解释了为什么减少HERV-H病毒RNA会导致多能性的丧失。
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由人类ES细胞制造的HERV-H RNA不被翻译成蛋白质，因为它包含了在过去2,500万年中积累的许多突变。因此HERV -H是一个长的、非编码RNA （简称lncRNA ），是较近发现的一类调控RNA。在人类细胞中约有35,000 个lncRNAs参与控制多种过程，如剪接、翻译和表观遗传修饰。现在我们知道，内源性逆转录病毒也能产生lncRNAs 。
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7 B8 _0 F; F! B' X4 ~9 L如果没有内源性逆转录病毒，人类可能不会成为今天遍布全球的智人人种。他们甚至可能还在以下蛋的方式传宗接代。病毒不仅可能让我们生病，病毒也可能是人类进化所必不可少的。
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- r3 w9 T! q2 O3 w6 @. a" e逆转录病毒在生物进化过程中的重要作用可能是对生物进化机制的重要补充。
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& v2 y* I. q$ ~8 u/ s; x
+ G8 F/ {7 ]! o. R, I此文来自科学网严家新博客：http://blog.sciencenet.cn/blog-347754-783639.html  

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8 PERCENT OF HUMAN GENOME WAS INSERTED BY VIRUS, AND MAY CAUSE SCHIZOPHRENIA) x7 P/ f0 D% h# I
  Y) ]$ a- R2 W4 b  x! S  P" ~8 r
By Stuart Fox  Posted January 8, 20101 X& Z; q& Q5 ?

4 t+ C6 R' L) @* ~, o1 MBornavirus in a Cockatoo5 k5 |  a" c+ N& O1 ?4 b
via Veterinary Pathology Forum
$ l7 h: ~$ [  g% uIm in yur genome, causing yur mentil ilness, U# T, C1 y* l/ f, O' o( k
The rise of psychopharmacology has led doctors to not only treat mental illnesses like regular diseases, but think of them as such as well. Turns out, schizophrenia may be more than just a disease in concept, but actually a virus itself. According to new research, as much as eight percent of the human genome consists of viruses that inserted themselves into our DNA for replication, including the gene that causes schizophrenia.
1 k- E4 ]9 T1 ^Writing in this week's issue of the journal Nature, Cédric Feschotte, a professor of biology at the University of Texas, Arlington, explains how traces of animal virus DNA *found by Keizo Tomonaga, a professor at Osaka University, Japan, may form the genes for schizophrenia and other mood disorders.
/ s7 z) z* x- r: [4 d% NBy spreading his search to a class of viruses ignored by other researchers due to its inability to infect primates, Tomonaga found far more viral DNA in our genome than previous studies. The virus type, called bornaviruses, typically infects hoofed mammals and birds, but clearly it used to infect primates sometime in the past. Although most of the viral DNA is junk, Feschotte found that the mutations that cause those psychological diseases strongly resemble bornaviruses.6 o9 _  M7 w4 M$ Y" m2 L
Science has long known that some components of our DNA are relics of viruses that entered into our genome in some past infection. However, no one ever thought that virus remnants formed this much of our genome, or that one of the viruses might lead to disease, let alone something as complex as mental illness.
# B  X* s" ^2 I, @The findings are controversial, and the link between bornavirus DNA infection and schizophrenia remains poorly understood. However, the ability of viruses to alter our DNA throws an interesting new wrinkle into our understanding of how potentially dangerous mutations managed to escape natural selection.) C! o- N* o( M; A4 A2 T4 O+ v
*Previous versions of this story didn't mention the contribution of Professor Tomonaga.; _0 b7 L1 i, w  J. m2 m5 V+ N
[University of Texas, Austin]  http://www.popsci.com/science/ar ... auses-schizophrenia

sunsong7

Eight percent of human genetic material comes from a virus
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Date:

- g" \7 S  Z4 x4 N+ e0 b" WJanuary 8, 20103 u' K  l) C' B: S
# U3 ^9 _1 r( E5 H% @+ w* n9 f

Source:

& D! T0 I1 }" K, WUniversity of Texas at Arlington% F3 M$ K! e/ j5 L- j
3 X9 [" L/ x# v. R! l% k' y

Summary:

9 K5 W, c0 s/ U/ d
About eight percent of human genetic material comes from a virus and not from our ancestors, according to a new study. The research shows that the genomes of humans and other mammals contain DNA derived from the insertion of bornaviruses, RNA viruses whose replication and transcription takes place in the nucleus.
) G0 }, ~4 y5 a
' v  K5 [) j. c  M! s+ c
3 J8 ~! b, T: W' [' s: [
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/ f- l) A2 d: M+ W/ h/ u$ F/ b0 a  m8 u. V4 L
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% I0 @0 ~, g5 ?% sA new study shows that the genomes of humans and other mammals contain DNA derived from the insertion of bornaviruses, RNA viruses whose replication and transcription takes place in the nucleus.
0 \) r1 {' e  s: [6 o) CCredit: iStockphoto
+ A! C- @- T! u" I4 f[Click to enlarge image]
) d5 n5 X. t6 E  zAbout eight percent of human genetic material comes from a virus and not from our ancestors, according to researchers in Japan and the U.S.
$ P0 v0 ~- C% n0 J7 `" W+ E* `9 {+ y* F0 S- c. x
The study, and an accompanying News & Views article by University of Texas at Arlington biology professor Cédric Feschotte, is published in the journal Nature.
. D& P9 V" `* e6 Z7 BThe research showed that the genomes of humans and other mammals contain DNA derived from the insertion of bornaviruses, RNA viruses whose replication and transcription takes place in the nucleus. Feschotte wrote on recent research led by Professor Keizo Tomonaga at Osaka University in Japan. Feschotte said this virally transmitted DNA may be a cause of mutation and psychiatric disorders such as schizophrenia and mood disorders.- o4 H) O' P0 A; S& C
In his article, Feschotte speculates about the role of such viral insertions in causing mutations with evolutionary and medical consequences.
5 L7 x5 a9 f5 qThe assimilation of viral sequences into the host genome is a process referred to as endogenization. This occurs when viral DNA integrates into a chromosome of reproductive cells and is subsequently passed from parent to offspring. Until now, retroviruses were the only viruses known to generate such endogenous copies in vertebrates. But Feschotte said that scientists have found that non-retroviral viruses called bornaviruses have been endogenized repeatedly in mammals throughout evolution.+ u# z- V. S/ B
Bornavirus (BDV) owes its name to the town of Borna, Germany, where a virus epidemic in 1885 wiped out a regiment of cavalry horses. BDV infects a range of birds and mammals, including humans. It is unique because it infects only neurons, establishing a persistent infection in its host's brain, and its entire life cycle takes place in the nucleus of the infected cells. Feschotte said this intimate association of BDV with the cell nucleus prompted researchers to investigate whether bornaviruses may have left behind a record of past infection in the form of endogenous elements. They searched the 234 known eukaryotic genomes (those genomes that have been fully sequenced) for sequences that are similar to that of BDV. "The researchers unearthed a plethora of endogenous Borna-like N (EBLN) elements in many diverse mammals, " Feschotte said.
6 }9 Z9 k3 D. i+ EThe scientists also were able to recover spontaneous BDV insertions in the chromosomes of human cultured cells persistently infected by BVD.Based on these data, Feschotte proposes that BDV insertions could be a source of mutations in the brain cells of infected individuals.
9 A. u' v( H$ @2 D; O3 v"These data yield a testable hypothesis for the alleged, but still controversial, causative association of BDV infection with schizophrenia and mood disorders," Feschotte said. The research in Feschotte 's laboratory, which largely focuses on transposable elements, the genetic elements that are able to move and replicate within the genomes of virtually all living organisms, is representative of the research under way at UT Arlington, an institution of 28,000 students on its way to becoming a nationally recognized, top-tier research university.* U7 W  n2 [* {" }# a8 b
Story Source:
! n; z7 }# p, K1 W8 `! l6 ?) ^2 IThe above story is based on materials provided by University of Texas at Arlington. Note: Materials may be edited for content and length.
+ \" n! z0 D2 mJournal References:
5 J4 o* z$ {& \# o- v9 WMasayuki Horie, Tomoyuki Honda, Yoshiyuki Suzuki, Yuki Kobayashi, Takuji Daito, Tatsuo Oshida, Kazuyoshi Ikuta, Patric Jern, Takashi Gojobori, John M. Coffin & Keizo Tomonaga. Endogenous non-retroviral RNA virus elements in mammalian genomes. Nature, 2010; 463 (7277): 84 DOI: 10.1038/nature08695
5 r7 K3 G  @4 V) q7 R* u. R3 aCédric Feschotte. Virology: Bornavirus enters the genome. Nature, 2010; 463 (7277): 39 DOI: 10.1038/463039a- \9 p- }' O' |' ^8 j+ c
$ g0 ^6 E; G! o6 R/ g( s" k
http://www.sciencedaily.com/releases/2010/01/100107103621.htm0 X8 \# s! h3 V( s) o2 f) `
( E2 t* E* H/ D% V5 _9 u: u

sunsong7

Endogenous non-retroviral RNA virus elements in mammalian genomes! Z$ f, |; l2 X
$ j* n0 d! ?5 j! r; r6 a' H
Nature 463, 84-87 (7 January 2010) | doi:10.1038/nature08695; Received 2 September 2009; Accepted 17 November 2009: J/ l) c, i5 ^1 x6 M! i
. N7 _% _' f" o$ Y

  O) `! y* |: J) i3 \+ F+ q2 JRetroviruses are the only group of viruses known to have left a fossil record, in the form of endogenous proviruses, and approximately 8% of the human genome is made up of these elements1, 2. Although many other viruses, including non-retroviral RNA viruses, are known to generate DNA forms of their own genomes during replication3, 4, 5, none has been found as DNA in the germline of animals. Bornaviruses, a genus of non-segmented, negative-sense RNA virus, are unique among RNA viruses in that they establish persistent infection in the cell nucleus6, 7, 8. Here we show that elements homologous to the nucleoprotein (N) gene of bornavirus exist in the genomes of several mammalian species, including humans, non-human primates, rodents and elephants. These sequences have been designated endogenous Borna-like N (EBLN) elements. Some of the primate EBLNs contain an intact open reading frame (ORF) and are expressed as mRNA. Phylogenetic analyses showed that EBLNs seem to have been generated by different insertional events in each specific animal family. Furthermore, the EBLN of a ground squirrel was formed by a recent integration event, whereas those in primates must have been formed more than 40 million years ago. We also show that the N mRNA of a current mammalian bornavirus, Borna disease virus (BDV), can form EBLN-like elements in the genomes of persistently infected cultured cells. Our results provide the first evidence for endogenization of non-retroviral virus-derived elements in mammalian genomes and give novel insights not only into generation of endogenous elements, but also into a role of bornavirus as a source of genetic novelty in its host.
' n- O/ R* h1 c# ]. d# |
& Q* ?2 B9 y2 r' L2 _Department of Virology, Research Institute for Microbial Diseases (BIKEN), Osaka University, Osaka 565-0871, Japan
# @( z3 s* f6 o6 g, DJapan Society for the Promotion of Science (JSPS), Chiyoda-ku, Tokyo 102-8472, Japan
% K# X% O) }+ h' @* P# w! XCenter for Information Biology and DNA Data Bank of Japan, National Institute of Genetics, Mishima, Shizuoka 411-8540, Japan
! s* K3 `! Z) y$ L/ Y+ O% z/ ZDepartment of Life Science and Agriculture, Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine, Obihiro, Hokkaido 080-8555, Japan
" Y3 D3 ?0 z. @; yDepartment of Molecular Biology and Microbiology, Tufts University School of Medicine, Boston, Massachusetts 02111, USA0 @: ]- {# \$ \& X
PRESTO, Japan Science and Technology Agency (JST), Chiyoda-ku, Tokyo 102-0075, Japan; j$ i7 v5 d- Q' r1 {' ^0 ~
These authors contributed equally to this work.# k! F+ [- H" I) c4 q3 x; L  }; K3 g
Correspondence to: Keizo Tomonaga1,6 Correspondence and requests for materials should be addressed to K.T. (Email: tomonaga@biken.osaka-u.ac.jp).
" F& j1 n1 ?: m: A
/ a& ~, s, s' W! y' t5 o* z
6 G! I) U; X; c+ G
3 b: e+ z+ C( e+ Y9 w' k" Y' DVirology: Bornavirus enters the genome
9 ]/ o6 k8 ~/ K+ A; f  [0 @& eNature 463, 39-40 (7 January 2010) | doi:10.1038/463039a; Published online 6 January 2010
( r: [: L. B6 e3 E: v5 j
0 F( f( H# K' J; h) y2 L1 p$ B$ a) MA survey of mammalian genomes has unexpectedly unearthed DNA derived from bornaviruses, leading to speculation about the role of these viruses in causing mutations with evolutionary and medical consequences.( n' ~+ C6 M' J/ V! |

: Z: }$ M2 Z5 H! F* Y( L+ MSome people might find it disquieting that a hefty 8% of human genetic material originates not from our vertebrate ancestors but from viruses. The assimilation of viral sequences into the host genome is a process referred to as endogenization.
1 X, y, R7 S! s% w2 I+ @7 \+ w2 C- N0 j
Cédric Feschotte is in the Department of Biology, University of Texas, Arlington, Texas 76016, USA.
  j) O9 R  P* ?8 O0 C) [: {4 ?Email: cedric@uta.edu

sunsong7

病毒DNA在人类基因组中有大作用
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2015-3-11 18:13| 来自: 生物通
# l* J3 X" d7 J7 v9 }* R摘要: 研究病毒DNA在人类基因组内的表达，可加深我们对于人类进化和胚胎发育的认识。人类基因组是人类生命的蓝图，但这个蓝图的大部分仍然是个谜。最近，新加坡A*STAR基因组研究所（GIS）的研究人员发现，来自古病毒、被认 ...
" |) ]0 j! y5 t. `3 ?# S; z2 W研究病毒DNA在人类基因组内的表达，可加深我们对于人类进化和胚胎发育的认识。
) p3 g, z1 ~+ K; P) J1 ?! I4 v2 S+ h6 E  u! g. M
人类基因组是人类生命的蓝图，但这个蓝图的大部分仍然是个谜。最近，新加坡A*STAR基因组研究所（GIS）的研究人员发现，来自古病毒、被认为无用的序列，可能有助于人类生命周期最早的细胞类型。这些新发现的病毒元素可用于确定胚胎干细胞的新类型，从而为了解人类发展和疾病打开了更多的可能性。% i( e$ z8 Q1 Z* ]

7 q# ^" D- P) }5 G' J本研究所发现的病毒序列与逆转录病毒相似，但因为它们是人类基因组的一部分，因此被称为内源性逆转录病毒（ERV）。ERVs一旦被激活，能够将自己的DNA再插入到人类基因组中。因为它们主要复制自己的DNA，它们有时被称为“自私基因”。因为它们的“自私”， 当它们破坏人类生命必需的基因时，ERVs就有潜在的危险。最近在《Cell Stem Cell》发表的一项研究表明，许多ERVs在早期胚胎细胞中被激活，但不是有害的，它们可能在进化的过程中成为有用的。
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被激活的基因被转录成RNA以发挥功能。因此，科学家们研究细胞中的RNA以识别活跃的基因。GIS成员Jonathan Göke带领了这项研究，他解释说：“当我们研究来自胚胎干细胞的公共数据时，我们发现，许多RNA起源于人类基因组的ERVs区域。我们不仅观察到了单独事件，也观察到这些ERVs的系统激活。每一个细胞类型都表现出特定类别的转录，这是非常不可能偶然发生的事情。”5 ~5 s* w8 C9 [0 `( F
( c9 ~2 w7 B% w) Z
Göke补充说：“许多ERV元件仅仅是完整病毒片段。它们含有激活序列，但它们所产生的RNA与逆转录病毒产生的RNA，有很大的不同”。在许多情况下，这些ERV-RNA甚至是其他基因产生的RNA的一部分。这样，ERVs可能已经进化到获得一种新的功能；它们可能成为人类生命蓝图的一部分。
  J) i: x( M: J% t% I1 b) {/ w7 B: Y, o6 t+ ]
ERVs已被证明在癌症等疾病中发挥作用。因为许多ERVs在使用最广泛的模型中并不表达，它们也不存在于小鼠当中，科学家们还不完全了解其功能。现在研究人员发现，一部分ERVs的功能是作为活化剂，可用来识别显示这些ERV家族表达的细胞。这些细胞可以克服目前细胞模型的局限，来研究ERVs在发育和疾病中的作用及功能。% w# r" K" b: _0 J9 j
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加拿大麦克吉尔大学的副教授Guillaume Bourque已经从事ERVs研究多年，他指出：“这些发现非常令人着迷，因为表达这些ERV衍生RNA的胚胎细胞，对于人类生命周期是必要的。现在的大问题是，它们真正做的事情是什么。从人类胚胎干细胞研究中我们知道，ERVs已经变得必不可少，所以很可能，在本研究中所描述的ERVs在许多方面有助于人的类发展。”   H1 ]6 r+ S0 m$ h( C! g) i6 h; a2 ~) O7 a

4 R+ r+ j9 @" U& E- Y8 KGIS执行董事Huck-Hui Ng教授表示：“这是一项非常激动人心的研究，这些结果为更好地理解‘胚胎细胞为什么、如何不同于成人细胞以及这些新发现的ERV基因起什么作用？’开启了许多新机遇。一些ERVs可能参与形成的疾病，如癌症。”; ]  D2 X. J+ ~& c
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Göke博士的研究团队计划采取进一步研究。他介绍说：“我们现在正在研发新的算法，将帮助我们确定人类基因组中的其他ERVs，我们试图分离表达这些ERV-RNA的细胞。这样我们就可以研究它们的功能以及它们如何引发人类疾病的”。
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参考文献：7 U3 f& q. ^" d+ x8 u) \1 W' Q

. S! w  A9 m4 j# Y7 J) ~' K& U/ ?Dynamic Transcription of Distinct Classes of Endogenous Retroviral Elements Marks Specific Populations of Early Human Embryonic Cells

helong

楼主费心了，归纳的非常好。
7 \- |' b+ Y% ]4 A文章提示：% a% C  s' N0 ]5 i, f) C
由于病毒的超级寄生，人类基因组在增加负担，自然选择了能与人类共生的病毒基因成分；  ?# O/ L4 D% e4 a: e
既然是共生就是一种妥协，可能人类付出的代价更大一些；8 Q: S; o& J2 E
病毒成分对免疫系统、遗传系统的干扰乃至驯化肯定有重大影响；
6 S6 ^  y9 R1 |' ^9 P病毒基因比例应该还会继续增加；
1 {6 s1 N5 @! w, D2 s! s第一个病毒是如何无中生有的？, G) T# [) a3 `+ j
RNA virus bornaviruses其特殊性何在？
0 X+ ]$ W. @/ j1 O9 o% Y也许人类是利用了病毒基因来构建人类基因组？

sunsong7

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7 b: z1 ~: F. Q9 a: g; L1 Z生命具有信息属性，第一条病毒应该是从计算机里逃出来的吧