牛亚科内源性逆转录病毒(ERVs)的进化特征及其对基因组演化和疾病易感性的影响

本研究针对牛亚科物种内源性逆转录病毒(ERVs)的进化特征展开全基因组分析，通过RepeatModeler鉴定和Kimura分歧度评估，在17个物种49个基因组中发现22个ERV群组（20个β-逆转录病毒和2个γ-逆转录病毒），揭示水牛基因组ERVs比牛多33%，其中5个活跃群组通过PCR验证存在品种特异性多态性。研究首次系统描绘了ERVs在蛋白编码基因(23.62-33.44%)和lncRNA基因(24.34-30.76%)的整合偏好性，为理解反刍动物基因组进化与疾病机制提供新见解。

　　

在漫长的进化历程中，病毒与宿主的博弈塑造了生物基因组的独特景观。内源性逆转录病毒(ERVs)作为古代病毒感染留下的"分子化石"，不仅记录着宿主与病原体数百万年的斗争史，更通过基因整合持续影响着现代生物的生理功能与疾病易感性。尽管人类和小鼠的ERVs研究已取得重要进展，但在具有重要经济价值的牛亚科动物中，这些"基因组暗物质"的进化规律和生物学功能仍存在大量未解之谜。

扬州大学动物科学与技术学院的研究团队在《Gene》发表重要研究成果，通过对牛亚科17个物种49个基因组的系统分析，揭示了ERVs在反刍动物基因组中的动态演化特征。研究采用全基因组扫描策略，结合RepeatModeler软件鉴定和Kimura分歧度计算，对来自NCBI数据库的25个牛基因组和7个水牛基因组进行深度挖掘，并通过PCR技术验证了12个国际品种的插入多态性。

关键技术方法包括：1) 基于RepeatModeler的全基因组ERV筛查；2) 采用Kimura分歧度评估ERV活性；3) 跨品种PCR验证插入多态性(RIP)；4) 蛋白编码基因(PC)和长链非编码RNA(lncRNA)的整合位点分析；5) 转座元件(TEs)的丰度比较。

【Mining, structure and classification of detected ERVs in the genomes of Bovinae】
研究发现牛亚科基因组中存在22个独特ERV群组，包括11个新发现的簇(Bov_ERV_3,4,7-9,13,15,18,20-22)和11个已知簇。引人注目的是，水牛(Bubalus bubalis)携带838个ERVs，显著多于牛(Bos taurus)的575个。系统发育分析将这些ERVs的起源追溯至约1589万年前，与牛亚科物种分化时期高度吻合。

【Genomic landscape and classification of Bovinae ERVs】
ERVs在基因组中的分布呈现明显偏好性：虽然转录区域因纯化选择而呈现ERVs缺失，但在调控位点却显著富集。特别值得注意的是，5个ERV群组(Bov_ERV_2,4,8,13,16)表现出近期活动迹象(Kimura分歧度<5%)。水牛基因组中ERVs在蛋白编码基因(23.62-33.44%)和lncRNA基因(24.34-30.76%)的整合率均高于牛。

【Transposable elements dynamics】
转座元件分析显示不同物种存在显著差异：Tragelaphus eurycerus的LINEs占比高达30.78%，而Bubalus depressicornis和Tragelaphus imberbis的SINEs分别为7.78%和6.05%。DNA转座子在T. imberbis和B. depressicornis中的比例分别为1.39%和1.90%。非重复DNA含量较高的物种如T. buxtoni(68.72%)和T. eurycerus(54.13%)表现出较低的LINEs丰度。

这项研究首次系统描绘了牛亚科ERVs的进化全景图，揭示了物种特异性整合模式与功能约束的复杂平衡。特别值得关注的是，水牛基因组中ERVs的显著富集现象为理解反刍动物适应性进化提供了新视角。研究发现ERVs在调控区域的富集特征暗示其可能通过表观遗传调控参与宿主基因网络塑造，这与人类研究中ERVs参与胎盘发育和免疫调节的发现形成有趣呼应。5个活跃ERV群组的鉴定为开发分子标记用于品种鉴定和性状选育提供了潜在靶点。该研究建立的ERV分析框架不仅填补了反刍动物基因组学研究的空白，也为深入探索ERVs在农业动物重要经济性状形成中的作用奠定了方法论基础。