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人兽共患病室科学发现获《Principles of Virology》录入

2016-02-26 15:07打印
  我所张永振研究员带领的人兽共患病室于2014年5月6日在《美国科学院院报(Proceedings of the National Academy of Sciences)》杂志第111卷18期上发表题为“一个含有不分节段病毒基因组的分节段蜱传病毒(A tick-borne segmented RNA virus contains genome segments derived from unsegmented viral ancestors)”的学术论文。继国际著名学术期刊《Nature Reviews Microbiology》发表了评论文章高度评价该论文的重要科学意义后,该科学发现被美国病毒学经典教材病毒学原理第四版(《Principles of Virology》)录入。该书在阐述分节段RNA病毒的起源时,详细描述了荆门蜱病毒的特点,并高度评价其在不分节段到分节段病毒进化上的重要意义。
 
 
  
  教材内容如下:
  
  分节段RNA病毒的起源
  
  分节段基因组在RNA病毒中十分普遍,在不同病毒科的病毒中都有发现。它们既可以是双链RNA病毒(呼肠孤病毒科,Reoviridae),也可以是单链RNA病毒,既可以是单股正链RNA病毒(长线形病毒科,Closteroviridae),又可以是单股负链RNA病毒(正粘病毒科,Orthomyxoviridae)。一些实验结果提示不分节段的病毒基因组起源在先,然后片段化成为分节段的基因组。
  
  让我们通过小核糖核酸病毒科口蹄疫病毒(foot and mouth disease virus, FMDV)的研究结果来了解不分节段RNA基因组如何片段化后形成分节段基因组的。FMDV的基因组是单股正链RNA。该病毒在幼仓鼠肾细胞中经连续传代后,基因组在编码区出现了两种不同形式的大段缺失突变(分别为417个核苷酸或999个核苷酸缺失)。单一的两种突变基因组均不具备感染能力,但当它们同时被导入细胞时却能产生具备感染能力的病毒种群。这个种群由被分别包装到不同病毒颗粒的两种突变体构成,两种突变体通过互补作用成功获得感染能力:即当一个宿主细胞同时被两种颗粒感染时,其中一种缺失基因组为另一种提供缺失的蛋白。
  
  进一步对缺失FMDV基因组研究发现基因组的其它区域中存在点突变。这些点突变在缺失发生前积累,使缺失基因组较野生基因组有更好的适应性。
  
  这些结果展现了一个病毒RNA单体可以被分割,这或许是不分节段基因组到分节段基因组的进化途径。有趣的是在片段化之前,基因组发生的点突变赋予了缺失基因组RNA较标准基因组更好的适应性,这提示特定的序列需要发生改变。作者得出结论:病毒在探索基因结构的过程中会青睐一个和原来完全不一样的结构(在这里是从不分节段到分节段)。FMDV基因组的片段化可能代表了分节段进化过程中的一步。由于这些结果毕竟是通过细胞培养获得的,仍不清楚自然界中发生的情况是否如此。
  
  在中国发现的新蜱传病毒—荆门蜱病毒(Jingmen tick virus,JMTV)为分节段病毒RNA基因组起源进化勾勒出一幅令人信服的图景。JMTV的基因组由四个节段的正链RNA组成。其中的两个RNA节段没有已知的同源序列,而另外两个节段则与黄病毒的核苷酸序列相关。黄病毒属的RNA基因组是不分节段的正义RNA。JMTV的RNA节段1和节段3编码的是非结构蛋白,与黄病毒属的NS5和NS3蛋白有明显关系(见图)。
  
  JMTV的基因组结构提示,在过去某时间点黄病毒的基因组片段化,生成编码NS3样和NS5样蛋白的基因节段。这种片段化起初可能如口蹄疫病毒在细胞培养中所发生的那样,通过功能互补的方式将突变固定。接下来,这个分节段的黄病毒与另一个未知病毒共感染,产生了JMTV的前体。
  
  JMTV的发现为分节段RNA病毒的起源提供了新的线索。
  
  Moreno E, Ojosnegros S, García-Arriaza J, Escarmís C, Domingo E, Perales C. 2014. Exploration of sequence space as the basis of viral RNA genome segmentation. Proc Natl Acad Sci U S A 111:6678–6683.
  
  Qin XC, Shi M, Tian JH, Lin XD, Gao DY, He JR, Wang JB, Li CX, Kang YJ, Yu B, Zhou DJ, Xu J, Plyusnin A, Holmes EC, Zhang YZ. 2014. A tick-borne segmented RNA virus contains genome segments derived from unsegmented viral ancestors. Proc Natl Acad Sci U S A 111:6744–6749.




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