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近日，中國科學(xué)院武漢病毒研究所王曼麗/胡志紅研究員團(tuán)隊(duì)在國際知名學(xué)術(shù)期刊Nature Communications上發(fā)表了題為“Discovery of novel non-retroviral endogenous viral elements reveals their long-term integration history in spiders”的研究論文。該研究利用蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)與同源搜索等創(chuàng)新方法，在蜘蛛基因組中發(fā)現(xiàn)了一類廣泛存在的、源自節(jié)肢動(dòng)物大DNA病毒（Nuclear arthropod large DNA virus ，NALDV）的非逆轉(zhuǎn)錄內(nèi)源性病毒元件（non-retroviral endogenous viral elements ，nrEVEs）。這一發(fā)現(xiàn)拓展了我們對(duì)節(jié)肢動(dòng)物中NALDV的分布和進(jìn)化歷史的認(rèn)識(shí)。
節(jié)肢動(dòng)物是地球上種類最為豐富的動(dòng)物類群，包括昆蟲、甲殼類動(dòng)物、鱟、蝎子、蜘蛛等。NALDVs是一類以桿狀病毒為代表的主要感染節(jié)肢動(dòng)物的大DNA病毒。已有研究表明，NALDVs能夠在宿主基因組中發(fā)生廣泛的整合并形成nrEVEs。然而，此前尚未在蜘蛛中發(fā)現(xiàn)任何相關(guān)的病毒或nrEVEs。
該研究利用桿狀病毒蛋白的結(jié)構(gòu)比對(duì)和同源搜索，在已測(cè)序的幾乎所有蜘蛛物種的基因組中發(fā)現(xiàn)了一類此前未被識(shí)別的nrEVEs（圖1a）。系統(tǒng)發(fā)育樹分析顯示，這類nrEVEs代表了一種全新的NALDV類群（圖1b）。此外，通過分析蜘蛛的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)以及小RNA測(cè)序數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)這些nrEVEs能夠產(chǎn)生mRNA、siRNA及piRNA，并在蜘蛛絲腺中表現(xiàn)出特異性表達(dá)。進(jìn)化分析顯示，這些nrEVEs的共同祖先出現(xiàn)于距今3億多年前的古生代。
圖1. 蜘蛛基因組中豐富的nrEVEs
該研究在蜘蛛中揭示了nrEVEs的存在及其相關(guān)轉(zhuǎn)錄活性，不僅極大豐富了我們對(duì)NALDVs分布與進(jìn)化的理解，也為深入探討蜘蛛絲腺的生物學(xué)功能及其演化過程提供了新的視角。同時(shí)，該研究也展示了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和同源搜索等技術(shù)手段在病毒分類與內(nèi)源性病毒挖掘中的巨大潛力。
本論文的第一作者為武漢病毒所助理研究員胡恒睿，通訊作者為王曼麗研究員和胡志紅研究員。該研究得到了國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目和面上項(xiàng)目的資助。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-61035-2