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韩管助课题组在病毒受体进化研究取得重要进展

近期,病毒学权威期刊Journal of Virology以Host-virus arms races drive elevated adaptive evolution in viral receptors为题在线发表了2020欧洲杯比赛用球韩管助教授课题组关于病毒受体进化的最新研究进展。

哺乳动物病毒通常需要结合宿主细胞表面上的受体分子(绝大多数为蛋白)来感染宿主细胞。病毒受体蛋白是具有正常生物学功能的宿主蛋白,但被病毒“挟持”来辅助入侵宿主细胞。在进化过程中,病毒受体蛋白受到两个相反的选择压力:一方面,病毒受体蛋白由于功能限制,会受到负选择来维持自身功能;另一方面,由于病毒与宿主间的军备竞赛,病毒受体蛋白会受到正选择来逃避病毒的结合。目前尚不清楚受体蛋白在双重选择压力下是如何进化的。

韩管助课题组在灵长类动物中对96种病毒受体蛋白进行了系统的进化分析,在41种病毒受体蛋白中检测到了正选择信号。通过对比病毒蛋白与病毒受体复合体的结构,发现许多受正选择的位点位于病毒与受体蛋白的结合面上。通过与对照基因进行比较分析,发现病毒受体蛋白具有较高的正选择强度。这些结果表明,病毒与宿主间的进化军备竞赛在灵长类动物中驱动了病毒受体蛋白的适应性进化。

该研究进一步分析了人群中受体蛋白基因的进化规律。通过对欧洲、亚洲和非洲的三个人类群体进行群体遗传学分析,在53个病毒受体蛋白基因(如乙肝病毒受体、一些冠状病毒受体、一些逆转录病毒受体)中检测到了选择性清除信号,另外还在5个病毒受体蛋白基因中检测到了平衡选择信号。进一步分析发现,病毒受体蛋白基因中的选择性清除信号强度显著高于对照基因,表明病毒与宿主间的军备竞赛也驱动了病毒受体蛋白在人群中的适应性进化。该研究还发现49种病毒受体在不同人群中受到不同的选择压力,表明病毒可能是人类群体本地适应(local adaptation)的重要驱动力。相关研究对于理解病毒与宿主间的进化军备竞赛、病毒感染宿主的特异性以及新发流行病的爆发具有十分重要的意义。

相关研究发表在病毒学权威期刊Journal of Virology上(文章链接:https://jvi.asm.org/content/early/2020/06/01/JVI.00684-20/article-info),硕士研究生王文强同学为第一作者,韩管助教授为通讯作者。相关研究受到国家自然科学基金、江苏省优势学科建设项目等的支持。

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