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如果告诉你,你身体里每100个遗传字符中,就有8个是“病毒写下的”,你会信吗?更出人意料的是,这些病毒序列的总量,竟是编码蛋白质的基因的四倍还多——它们叫内源性逆转录病毒(HERV),是人类基因组中数量惊人的“入侵者”,如今正被科学家重新认识[1]。
它们从何而来?
千万年前,远古的逆转录病毒曾感染我们祖先的生殖细胞,把自身的基因“拷贝”进受精卵,随生殖世代垂直传给后代。这些“化石病毒”遵循孟德尔定律代代相传,约占人类基因组的8%[1]。人类基因组计划甫一完成,这些沉默序列便被贴上“垃圾DNA”的标签,躺在基因组里无人问津。

从“垃圾”到“功臣”:合胞素的启示
2000年,《自然》杂志一篇论文让学界哗然:科学家在胎盘中找到一种由内源性逆转录病毒包膜蛋白“驯化”而来的蛋白——合胞素(syncytin),它能促使滋养层细胞融合,是胎盘形成的关键[2]。此后《美国科学院院刊》又发现syncytin-2[3],敲除小鼠实验更证实:一旦失去这类“病毒基因”,胚胎根本无法发育成活[4]。原来,病毒并非只会致病。在数亿年的博弈中,宿主把“敌人”的武器收缴过来,为己所用。
它们也在塑造衰老与疾病
HERV并非永远沉默。2023年《细胞》刊发的重要工作显示:衰老细胞中,最年轻的HERV-K家族被“唤醒”,重新表达病毒蛋白、组装成类病毒颗粒,甚至能“传染”年轻细胞进入衰老状态;抑制它们,可延缓细胞与组织的衰老[5]。同年《细胞报告》发现,神经元衰老与核纤层侵蚀引发的ERV“复活”相关,而逆转录酶抑制剂竟能部分逆转[6]。在肿瘤领域,2015年《细胞》研究揭示:去甲基化药物能重新激活ERV,其产生的双链RNA触发“病毒模拟”免疫应答,让“冷肿瘤”变“热”,成为免疫治疗的潜在抓手[7]。
一场跨越亿万年的“军备竞赛”
2023年,冷冻电镜首次解出了HERV-K未成熟衣壳的原子结构,显示它与HIV等逆转录病毒共用同一套的“组装语言”[8]。这些沉睡的序列,既是远古瘟疫的墓碑,也是生命演化的活档案。从被轻视的“垃圾”,到决定胎盘、免疫乃至衰老的关键角色——我们与病毒的共生史,远比想象中的深刻。
注:以上内容如有错误和不当之处,敬请批评指正。
参考文献
[1] Lander ES, et al. Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature. 2001;409(6822):860-921. doi:https://doi.org/10.1038/35057062
[2] Mi S, et al. Syncytin is a captive retroviral envelope protein involved in human placental morphogenesis. Nature. 2000;403(6771):785-789. doi:https://doi.org/10.1038/35001608
[3] Blaise S, et al. Genomewide screening for fusogenic human endogenous retrovirus envelopes identifies syncytin 2, a gene conserved on primate evolution. Proc Natl Acad Sci USA. 2003;100(22):13013-13018. doi:https://doi.org/10.1073/pnas.2132646100
[4] Dupressoir A, et al. Syncytin-A knockout mice demonstrate the critical role in placentation of a fusogenic, endogenous retrovirus-derived, envelope gene. Proc Natl Acad Sci USA. 2009;106(29):12127-12132. doi:https://doi.org/10.1073/pnas.0902925106
[5] Liu X, et al. Resurrection of endogenous retroviruses during aging reinforces senescence. Cell. 2023;186(2):287-304. doi:https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.12.017
[6] Zhang H, et al. Nuclear lamina erosion-induced resurrection of endogenous retroviruses underlies neuronal aging. Cell Reports. 2023;42(6):112593. doi:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.112593
[7] Chiappinelli KB, et al. Inhibiting DNA methylation causes an interferon response in cancer via dsRNA including endogenous retroviruses. Cell. 2015;162(5):974-986. doi:https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.07.011
[8] Krebs AS, et al. Molecular architecture and conservation of an immature human endogenous retrovirus. Nat Commun. 2023;14:5084. doi:https://doi.org/10.1038/s41467-023-40786-w
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