藻类DNA中潜伏巨型病毒基因组

2021-09-27 08:29:10
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2003年,科学家在病毒世界中发现了一些巨大的东西:大到可以用标准显微镜看到的病毒。当时,这些巨大的寄生虫被认为是罕见的,但后来的研究证明它们比预期的更为常见。据《科学》杂志报道,现在,研究人员在几种常见藻类的基因组中发现了一个完整的巨型病毒基因组。这一发现表明,这种奇怪的病毒群体比科学家想象的更具生产力,具有更大的潜在影响。美国康奈尔大学的基因组生物学家塞德里克·费肖特(Cedric feschotte)没有参与这项工作,他说:“这些病毒对宿主贡献的DNA数量和遗传多样性令人震惊。”。

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“注入大量遗传物质”可能会影响宿主的新陈代谢和生存——典型的病毒没有足够的基因独立生存。它们必须依赖宿主——无论是细菌、人类细胞还是其他有机体。病毒通过允许宿主复制其遗传物质并产生自我复制所需的蛋白质来繁殖。因此,今年早些时候,研究人员惊奇地发现巨型病毒含有似乎不需要的基因,即对细胞代谢重要但对病毒代谢不重要的DNA片段——弗吉尼亚理工大学微生物学家弗兰克·艾尔沃德,他的博士后穆罕默德·莫尼鲁扎曼(Mohammad moniruzzaman)研究了这个谜团,
并将巨病毒DNA中发现的基因与之前在其他基因组中发现的基因进行了比对。艾尔沃德说:“病毒匹配经常出现在藻类基因组中。”因此,他们和同事系统地研究了代表绿藻所有测序DNA的基因组。研究小组最近在《自然》杂志上报道说,这些物种的DNA中存在完整的巨型病毒。总体而言,这些病毒为藻类增加了78到1782个基因。这两种藻类的DNA甚至包含了这两种巨型病毒的所有基因组,其中占藻类总基因的10%。目前尚不清楚为什么这些病毒会将DNA“埋伏”到宿主基因组中,而不是在细胞中复制。这可能是病毒确保其遗传物质代代相传的方式。艾滋病毒和其他病毒也将基因整合到人类DNA中,这是免疫系统或药物难以消除基因的原因之一。研究人员发现,其中一些巨型病毒可能已经存在了数百万年。

 事实上,一些病毒DNA在其基因中获得了称为内含子的非编码DNA。德国马克斯普朗克医学研究所的环境病毒学家Matthias Fischer说:“他们提出了一个确凿的案例,即确定的病毒序列可能是宿主基因组的一部分。”植物与微生物学研究所的微生物学家Ku川补充道:“我很惊讶这种巨型病毒(合并)会发生并广泛传播。”Ku已经找出了感染微小藻类emiliania huxleyi的巨型病毒的生命周期。“研究这种(结合)是否会对(宿主)产生持久的影响很有趣。”基因组进化。“藻类中的病毒DNA甚至可能包括从其他藻类截获的基因。因此,加拿大达尔豪斯大学的进化生物学家安德鲁·罗杰(Andrew Roger)说,这些巨型病毒可能是在物种之间转移基因的方式。所有这些新的DNA可以使宿主基因组发挥新的功能,提高藻类的生存能力,并可能影响藻类的多样性和分布。“这些相互作用从生命开始就一直在进行,”费舍尔补充道。“它们继续在细胞进化中发挥重要作用。”