特别关注:新冠病毒的基因组会整合到人类基因组中?

2020
12/15

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生物世界
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本研究主要发现SARS-CoV-2感染或细胞因子诱导可以上调逆转录酶LINE-1的水平,这可能作为SARS-CoV-2逆转录并部分整合到宿主基因组的理论基础。

撰文 | 唐小糖
来源 | BioArtReports
COVID-19疫情暴发以来,已发现多项SARS-CoV-2脱落时间延长的案例,也有研究发现,在初次感染康复后几周到几个月,核酸检测会再次呈现阳性结果,由于严格的隔离措施以及无法分离到传染性病毒,表明很多案例可能为“复阳”而非“再感染”,但其机制至今仍未阐明清楚。 
SARS-CoV-2作为正链 RNA 病毒,利用RNA依赖性RNA聚合酶 (RdRp) 复制其基因组RNA和转录其亚基因组RNA,而不排除这样一种可能性,即 SARS-CoV-2的RNA可以被逆转录并整合到人类基因组中 ,整合后的转录因此造成了核酸检测“复阳”
2020年12月13日,MIT的Rudolf Jaenisch在预印本 bioRxiv 上在线了一项题为: SARS-CoV-2 RNA reverse-transcribed and integrated into the human genome  的研究论文, 似乎提供了SARS-CoV-2可能通过逆转录并整合到人类基因组的证据,该论文尚未通过同行评议。
研究人员首先分析了数据库中SARS-CoV-2感染细胞的RNA-seq数据,在包括肺、心脏、大脑、胃组织来源的细胞和类器官,以及直接来源于COVID-19患者的支气管肺泡灌洗液样本中,发现了宿主与病毒转录本嵌合的证据,且丰度与病毒RNA水平显著正相关。

主要的嵌合处为SARS-CoV-2亚基因组丰度最高的N 蛋白RNA (N RNA) ,这些分析结果暗示SARS-CoV-2的RNA可能会逆转录并整合到宿主基因组中,因而出现了宿主和病毒嵌合转录本
图1. SARS-CoV-2感染细胞的RNA-seq数据具有宿主和病毒嵌合转录本
接下来,研究人员又提供了实验证据,在SARS-CoV-2感染的过表达人LINE-1或HIV-1逆转录酶(RT)的HEK293T细胞中,通过FISH (荧光原位杂交) 利用N RNA的PCR引物对纯化的细胞基因组DNA进行检测,发现细胞过表达CMV启动子驱动的LINE-1,其N序列信号强度比自然启动子或HIV-1 RT高8倍。靶向N RNA荧光标记核苷酸的单分子RNA-FISH也确认了这一结果,过表达逆LINE-1的细胞的细胞核荧光强度更高。
图2. SARS-CoV-2 RNA逆转录和整合
研究人员在SARS-CoV-2感染的细胞RNA-seq数据中也发现了LINE-1元件的上调,与嵌合转录本的丰度相关,同时利用LINE-1特异性引物确认了这一结果,SARS-CoV-2感染的Calu3细胞中的LINE-1水平高3到4倍,在Calu3细胞基因组中也检测到了逆转录整合的N序列。此外,研究人员还发现细胞因子诱导可以上调LINE-1的水平。
图3. SARS-CoV-2感染和细胞因子诱导上调逆转录酶LINE-1
总而言之, 本研究主要发现SARS-CoV-2感染或细胞因子诱导可以上调逆转录酶LINE-1的水平,这可能作为SARS-CoV-2逆转录并部分整合到宿主基因组的理论基础。
研究人员认为RNA-Seq和smRNA-FISH结果支持这一结论,并认为逆转录插入的SRAS-CoV-2序列很可能是亚基因组片段 (N序列) ,而不会产生感染性病毒,或可为“复阳”现象提供了一个可能的解释。
值得注意的是, 该论文在线后引起了广泛讨论,有研究者认为数据库中的“嵌合转录本”证据不足,且体外过表达实验不能够代表体内真实结果。重要的是,作者未展示跨越整合部位的基因组序列和靶点重复以及poly-A尾巴或gtfo (reuteransucrase gene, high hydrolysis/ transferase activity ratio and synthesizes a branched glucan (reuteran) containing the highest amount of  glucosidic linkages reported to date)
论文链接:
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.12.12.422516v1
本文由作者自行上传,并且作者对本文图文涉及知识产权负全部责任。如有侵权请及时联系(邮箱:nanxingjun@hmkx.cn
关键词:
新冠病毒,亚基因组,RNA,逆转录,人类,整合,嵌合

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