真核生物非逆转录病毒内生化与进化基因组学研究

摘要

病毒是地球上目前所知的最古老、数量最多、适应性最强的生物实体(biologicalentities),代表着巨大、多样的新基因源,病毒进化因而很可能也影响到宿主的进化。研究病毒进化不仅可以了解病毒的多样性,预测和解释新病毒病的出现,而且可以深入认识病毒-宿主间的互作关系,揭示病毒-宿主之间遗传信息的交流。病毒基因组比较是研究病毒互作与进化的重要方式,但是常常会受到数据的限制,比如可用的病毒基因组数据量偏少,或着样本不具代表性。更重要的是,病毒没有化石,病毒进化研究只能局限在现存病毒上。由于逆转录病毒(retroviruses)能够发生基因组整合,在数百万年的进化历程中它们偶尔会内生化(endogenization)到宿主基因组中形成内源逆转录病毒(endogenous retroviruscs)。这些内源病毒序列实际上代表着古老病毒基因组的“分子化石”,保留了古代病毒与宿主互作的重要信息,因此对研究病毒-宿主长期的互作与进化历史极为宝贵。此前一直认为非逆转录病毒通常并不能够发生基因组整合,形成“病毒化石”的例子就更加罕见。
　　 本研究一方面立足于所在实验室长期研究的核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)——一种重要植物病原真菌,从中分子克隆和测序分析未知真菌病毒的全基因组序列；另一方面立足于不断增长的生物信息学数据库,运用生物信息学方法和技术,从公共的EST数据库中电子克隆(cloning in silico)未知病毒的基因组序列,更重要的是,从真核生物基因组数据库中挖掘(data mining)作为“病毒化石”的内源非逆转录病毒序列。最后利用这些新得到的病毒基因组序列结合已有的相关病毒的数据,在比较基因组学的框架内,以系统发育分析病毒基因和基因组序列为主要研究方式,全面了解病毒的多样性、宿主范围的广泛性和非逆转录病毒内生化现象,探讨病毒内生化机制、病毒起源进化以及病毒-宿主在基因组水平上的互作关系,揭示病毒在真核生物进化中的重要作用。本研究所取得的主要研究结果如下:
　　 1.从核盘菌弱致病力菌株gp-1PN中克隆到一种新RNA病毒,命名为核盘菌RNA病毒L(SsRV-L)。SsRV-L基因组全长6043 bp(不包括3’-末端的polyA尾),仅具单个开放阅读框(ORF),编码蛋白具有甲基转移酶、RNA解旋酶和依赖RNA的RNA聚合酶(RdRp)保守结构域。序列比较表明该蛋白与隶属ss(+)RNA病毒“类甲病毒”超组的人类戊型肝炎病毒(HEV)的复制酶具有显著相似性,这是首次在真菌中报道与人类病毒具有显著亲缘关系的ss(+)RNA病毒。系统发育分析表明SsRV-L可归于“类甲病毒