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远亲逆转录病毒之间的重组可能会产生新的逆转录病毒。作者在实验室构建了HIV-1/HIV-2嵌合体病毒，观察到嵌合病毒从复制动力学明显缺陷，到通过传代快速突变如何修复缺陷。研究强调了逆转录病毒强大的适应性和未来出现意想不到新型重组病毒的可能性
不同病毒株之间的重组可能导致产生新型病毒。实验室重组病毒是研究病毒传播感染或产生机制的方法之一，但也备受争议。犹记得武汉病毒所曾因与RalphBaric博士合作改造SARS样蝙蝠冠状病毒并发表论文而被广泛质疑，成为众矢之的。RalphBaric实验室用石博士提供的中华菊头蝠SARS样冠状病毒SHC014-CoV的Spike蛋白与小鼠携带的SARS-CoVMA15骨架进行重组，构建了一种全新的冠状病毒——该研究最大的争议之处在于中华菊头蝠SHC014冠状病毒虽然可以感染人的细胞却没有足够的毒性致病，但与可致病的SARS-CoVMA15嵌合之后，新的SHC014-MA15重组病毒不但可以感染人细胞，还可以致病。该成果发表之后，更加坚定了主流科学界对功能获得性重组病毒研究的反对意见。然而支持者认为，此类实验有助增进对病毒的理解，帮助应对病毒可能自然出现的变种与进化。在反反复复的争议中，美国政府在2014年中止了有关功能获得性病毒改造的研究资助，2019年宣布彻底关闭PREDICT项目，但相关研究并未止步，2018年美国政府因暗中重启两个对病毒功能获得性研究的资助而饱受美国社会质疑，H5N1禽流感病毒在哺乳动物中的传递性的研究也在中断数年后重新获得批准，吉利德的瑞德西韦开发过程中就有RalphBaric和范德堡大学和美国国家过敏与传染病研究所（NIAID，所长就是即将卸任的白宫首席医疗顾问安东尼.福奇）的参与。本文这篇报告，是发表在美国微生物学会杂志上的一篇关于实验室构建HIV-1/HIV-2嵌合重组病毒的适应性的研究报告。鉴于在西非已有多份报告记录了 HIV-1/HIV-2 双重感染，虽然尚未鉴定出天然的 HIV-1/HIV-2 重组体，但不能排除 HIV-1/HIV-2 重组体自然产生但未被检测到的可能性，这份研究结果说明了HIV-1/HIV-2重组病毒存在的可能性，逆转录病毒的显著适应性，并强调了未来可能出现意想不到的新型重组病毒。
摘要
频繁的重组是逆转录病毒复制的标志。在某些极端情况下，远亲逆转录病毒之间发生重组产生的新病毒，可能对病毒进化和公众健康产生重大影响。最初，由于来自两个亲本病毒的顺式作用/反式作用元件相互作用受损，这些重组病毒最初可能有重大复制缺陷。然而只要重组病毒能保持有一些复制能力，鉴于逆转录病毒的高突变率，这些重组病毒就有机会适应和修复缺陷、可能进化出具有更好兼容性的突变版本。为了验证这一假设，作者构建了HIV-1和HIV-2两种具有远亲关系的人类病毒嵌合体，作为研究重组病毒适应性的模型系统。这个模型是以HIV-1为基础、包含HIV-2核衣壳(NC) Gag结构域、或HIV-2核衣壳的两个锌指结构的嵌合体——它们对病毒RNA的特异性识别至关重要。这些嵌合体在T细胞中的RNA基因组包装和复制动力学方面表现出明显的缺陷。然而在一些实验中，嵌合病毒在再次传代时表现出以更快的动力学进行复制，这表明病毒已经发生了适应。序列分析显示在HIV-2核衣壳的第一个锌指中获得了一个单一的氨基酸替代物S18L。这种替代，代表着在这个位置从保守的HIV-2残基转变为保守的HIV-1残基，部分挽救了RNA包装和复制动力学。进一步分析发现，在HIV-2核衣壳中，W10F和S18L这两个替代物的结合几乎完全恢复了RNA包装和复制动力学。研究表明，远缘相关的逆转录病毒嵌合体可以通过获得一个替代物来适应并显著增强其复制能力，说明了逆转录病毒极其灵活的本质，并强调了未来可能出现新的重组病毒，可能对公众健康构成重大威胁。
简介
逆转录病毒将两个拷贝的全长RNA打包成病毒颗粒作为基因组。当感染一个新细胞时，病毒酶逆转录酶（RT）利用RNA作为模板合成DNA，DNA整合到宿主染色体中，成为前病毒。在DNA合成过程中，逆转录酶可以在共包装的基因组之间切换，从而产生一个包含来自每个RNA的部分的嵌合DNA拷贝。这个过程称为重组，通常发生在序列非常相似的逆转录病毒之间。例如，人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）的频繁重组已被证明可以快速地重组突变，产生对抗病毒药物有抵抗力或能够逃避宿主免疫反应的突变体。然而有时，远缘相关的逆转录病毒之间也会发生重组，从而形成具有独特特性的新病毒。HIV-1的前身，黑猩猩的猴免疫缺陷病毒（SIVcpz）的产生，是这个过程中最著名的例子。SIVcpz是至少两种灵长类慢病毒的重组体——来自红顶白眉猴（SIVrcm)以及长尾猴（SIVmus/mon/gsn) 。这一重组事件产生了一种具有新特征的病毒，促进了它在黑猩猩中的复制。系统进化分析表明，在不同的SIV谱系之间至少还有12个重组实例。因此，尽管很少见，这些重组事件可能会显著影响病毒进化和公众健康。
一种新的逆转录病毒要通过重组产生，必须经过多个步骤。首先，两个亲本病毒必须同时感染同一细胞。第二，亲代RNA基因组必须与同一病毒颗粒结合。第三，在感染新细胞的过程中，必须在反转录过程中进行重组，以产生杂交DNA拷贝，该拷贝必须能够完成反转录和整合。最后，重组体必须能够复制。慢病毒的基因组非常紧凑，有许多重叠的阅读框和调控元件。顺式以及反式作用元件是在病毒复制的多个阶段起关键作用的因素。因此，在由远亲病毒产生的重组病毒中，来自两个亲本病毒的蛋白质和/或核酸可能不能很好地协同工作，导致复制适应性的显著缺陷。为了验证这一观点，作者先前证明病毒适应性是产生具有复制能力的HIV-1亚型间重组体的一个重要瓶颈。
基于先前的观察，作者假设大多数远亲灵长类慢病毒的重组体由于来自两个不同亲本病毒的元件之间的相互作用受损而具有显著的复制缺陷。然而，鉴于慢病毒的高突变率，如果它们能够复制，这些重组病毒将通过增强病毒元件的兼容性获得适应，从而改善复制动力学。为了验证这一假设，作者研究了两种远亲的人类病原体HIV-1和HIV-2之间的嵌合体的复制和适应性。HIV-1源于SIVcpz和SIVgor，而HIV-2源于黑曼陀罗猴的SIVsmm，属于一个独特的SIV谱系。
在HIV-1和HIV-2中，RNA基因组的包装是通过结构蛋白Gag和RNA包装信号之间的相互作用来实现的，该信号位于HIV-1和HIV-2的5′端非翻译区（UTR）和未剪接全长gag RNA中的5'区。HIV-1和HIV-2都能有效地包装自己的病毒基因组，其中90%以上的颗粒含有病毒RNA。Gag被翻译为一种多聚蛋白，在病毒组装过程中或之后不久被病毒蛋白酶裂解成成熟的蛋白质。HIV-1和HIV-2 Gag多聚蛋白包含了基质（MA）、衣壳（CA）、核衣壳（NC）和p6结构域，带有两个间隔肽（SP）；SP1位于衣壳与核衣壳之间，而SP2位于核衣壳和p6之间。在这些结构域中，核衣壳是RNA基因组封装中最重要的部分。HIV-1和HIV-2核衣壳都有两个锌指，其中含有一个保守的C-X2-C-X4-H-X4-C序列，对基因组RNA的特异性识别具有重要意义。有趣的是：HIV-1 Gag能有效地包装HIV-2 RNA，而HIV-2 Gag却不能包装HIV-1 RNA。这些发现表明HIV-2核衣壳与HIV-1包装信号的相互作用受损。因此，作者推断含有HIV-2核衣壳或锌指结构的HIV-1嵌合体会导致严重的复制缺陷，为研究远缘灵长类慢病毒重组体的适应性提供了一个实验系统。
为了确定嵌合病毒是否能够复制和适应，作者构建了基于HIV-1的嵌合体，其中包含HIV-2 Gag的核衣壳域或HIV-2 核衣壳的两个锌指结构。这些嵌合体在RNA基因组包装表现出明显的缺陷，但能够在T细胞中复制且其动力学是延迟的。当嵌合病毒在T细胞中重新传代时，它们在某些情况下能以更快的动力学复制，这表明病毒出现了适应。通过分析适应的病毒并进行额外的突变研究，作者确定了NC域中影响RNA基因组包装的两个关键氨基酸差异W10F和S18L。作者发现，将这两种氨基酸从保守的HIV-2残基转换成保守的HIV-1残基后，几乎完全恢复了RNA的包装和复制动力学。这些发现表明，来自远缘相关病毒的病毒元素之间的缺陷相互作用可以通过少量的替换来修复。这些结果突出了慢病毒的灵活性和未来出现新的和意想不到的重组体的可能性。
