我們的DNA里，還能找到十億年前與病毒鬥爭的痕迹

GIF/54K

原文以A billion-year arms race against viruses shaped our evolution為標題

發布在2017年6月28日的《自然》新聞上

原文作者：Amy Maxmen

參與基因調控的蛋白質曾肩負對抗病毒的任務。

病毒和其宿主的戰爭已經持續了十億多年。這場戰役演化出形形色色的病毒及宿主應答。儘管最早的抗病毒系統早已消失，但最近研究人員可能復原了一種殘存於人類細胞的原始抗病毒系統的片段。

病毒經過進化入侵植物、動物和其他生物體的細胞。

Kateryna Kon/Science Photo Library

研究人員在《自然》報道了一種名為Drosha的蛋白，這種蛋白不僅幫助控制脊椎動物的基因調控，而且能夠攔截病毒。他們指出，Drosha和它所在的核糖核酸酶RNAse III家族是動植物的單細胞祖先中的原始抗病毒戰士。美國紐約市伊坎醫學院的病毒學家、該文章的第一作者Benjamin tenOever說：「你能夠在所有生物體的防禦系統中見到RNAse III的足跡。」

當病毒感染宿主時，植物和無脊椎動物通過在名為RNA干擾（RNAi）的免疫應答中部署RNAse III蛋白來切碎入侵者的RNA，從而阻止病毒的蔓延。但是脊椎動物採取不同的策略——用強大的干擾素蛋白擊退病毒，與此同時，Drosha和一種相關蛋白調控細胞核中的基因。

但是在2010年，tenOever發現了一個奇怪的現象：當病毒入侵時，Drosha蛋白卻離開人類細胞的細胞核。tenOever說：「這很奇怪，因此引起了我們的興趣。」他的團隊後來證實了這一發現，並且觀察到Drosha在蒼蠅、魚和植物的細胞中都表現出同樣的行為。

細胞防禦者

為了檢驗脊椎動物中Drosha蛋白離開細胞核去對抗病毒的假說，研究人員用病毒感染了經過基因工程改造之後欠缺Drosha蛋白的細胞。他們發現病毒在這些細胞中複製得更快。然後，團隊將來自細菌的Drosha蛋白插入魚、人和植物的細胞，該蛋白似乎阻礙了病毒的複製，這表明這項功能起源於所有種群共同的祖先。tenOever說：「Drosha蛋白就像是所有抗病毒防禦系統的最初版本。」

tenOever推測，RNAse III蛋白起初幫助細菌來維持它們自己的RNA，然後細菌部署蛋白質去對抗病毒的遺傳物質。他指出在整個生物演化譜系中，RNAse III蛋白都存在於免疫應答。例如，一些CRISPR系統，即古細菌和細菌中的抗病毒反應，就包含了RNAse III蛋白。植物和無脊椎動物在RNAi中部署蛋白。而儘管脊椎動物依賴於干擾素對病毒進行控制，這項研究顯示，Drosha仍會追擊病毒，就像金毛獵犬撿樹枝一樣。

馬里蘭州的國家癌症研究所的遺傳學家Donald Court表示，這項發現很棒，但他並不贊成這個關於進化的理論。他解釋說：「幾乎在生命的各個領域，方方面面都有涉及RNAse III。」他認為沒有理由認為一個抗病毒系統就定會進化出下一代。比如，他指出這樣一個事實，並非所有的CRISPR系統都含有RNAse III，這表明這些蛋白可能是通過被部署而獨立獲得的，而非經遺傳獲得的。

北卡羅來納州杜克大學的病毒學家Bryan Cullen說：「這確實是一個挺有意思的故事，數據很好，但是我們正在討論的這個過程歷時超過千年，所以很難確定它的真實性。」 Cullen預測，本文的發表將促使從事RNA和傳染病研究的科研人員去測試tenOever的假設。他說：「由於病毒不斷突破防禦，免疫系統一直面臨著巨大的進化壓力，而這篇文章表明RNAse III在這一進化中發揮了重要作用。這就像《愛麗絲鏡中奇遇》中紅皇后對愛麗絲所說的：『你必須不斷奔跑，才能夠停留在原地』。」

Naturedoi:10.1038/nature.2017.22191

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！

本站內容充實豐富，博大精深，小編精選每日熱門資訊，隨時更新，點擊「搶先收到最新資訊」瀏覽吧！

請您繼續閱讀更多來自 Nature自然科研 的精彩文章: