温和病毒SNJ2整合酶的系统进化分析

2018年1月19日，国际学术期刊《Nucleic Acids Research》（IF= 10.162）在线发表了武汉大学生命科学学院陈向东教授课题组的最新研究成果，论文题为：A novel family of tyrosine integrases encoded by the temperate pleolipovirus SNJ2（温和多形性病毒SNJ2编码一类新的酪氨酸家族整合酶）。该工作揭示了一类新的病毒整合酶的特性和作用机制。博士生汪娇为该论文的第一作者，陈向东教授为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金面向项目和病毒学国家重点实验室自主研发课题基金的支持。

位点特异性重组过程在三域生物中广泛存在并发挥重要的生物学功能，如参与病毒整合与切离、遗传物质复制与分离、调控基因类型等。目前对古菌及其病毒中存在的整合元件研究报道不多，且受遗传操作系统限制而多局限于体外研究。

陈向东教授课题组前期发现在极端嗜盐古菌Natrinema sp.J7-1染色体上溶原性存在一株温和多形性病毒SNJ2，其基因组能特异性地从宿主染色体上切离、整合，即在胞内以线性整合和游离环化两种动态平衡的形式存在，暗示其上存在着功能精巧、有活性的特异性重组元件（Ying Liu et al., Mol. Microbiol., 2015,.98(6), 1002–1020）。

在这项研究中，研究人员进一步证实SNJ2编码一种新的重组系统，能够介导病毒基因组上的特定位点与宿主染色体上位于tRNAMet 3’末端的序列之间发生特异性重组，从而在宿主染色体上（即原病毒基因组两端）留下14 bp的核心重复序列。研究的结果显示SNJ2编码的整合酶（IntSNJ2）能够单独催化原病毒从宿主染色体上切离，但对于整合过程，其需要在病毒编码的两个小蛋白，Orf2 和 Orf3的帮助下高效地完成。编码整合酶及这两个辅助蛋白的三个基因共转录，形成一个操纵子。同源保守性分析表明IntSNJ2-type整合酶广泛存在于嗜盐古菌的基因组中，并且与多种不同类型的可移动遗传元件的整合相关。

其中重要的发现是，来自不同属的3个相似的SNJ2-like重组系统通过实验证明都具有交叉整合切离活性。而且，系统发育分析也表明IntSNJ2-type重组酶是一类新的酪氨酸整合酶，不同于已研究的包括古菌SSV-type和pNOB8-type在内的所有重组酶家族。

这项工作拓展了人们对自然界中存在的可移动元件种类及位点特异性重组机制多样性的认识。

原文标题：

A novel family of tyrosine integrases encoded by the temperate pleolipovirus SNJ2