双链DNA病毒或作为内含子生成转座子水平转移的载体推动真核生物内含子进化

本研究揭示了双链DNA病毒(dsDNA)在介导内含子生成转座子(introner)水平转移(HTT)中的潜在作用。研究人员通过对含活跃introner的甲藻基因组进行病毒元件注释，发现25%的病毒元件携带introner，主要为真多瘤病毒科(eupolintoviridae)和巨型dsDNA病毒。通过比较基因组分析，证实部分病毒可能将introner引入新宿主基因组，为理解内含子获得机制提供了新视角。

　　

在真核生物基因组中，内含子（intron）作为基因的非编码间隔序列普遍存在，但其起源机制仍是进化生物学的重要谜题。近年来发现的"内含子生成转座子"（introner）为解释内含子获得提供了新思路——这类特殊转座元件能在插入外显子时产生新的内含子。然而，introner如何在物种间传播仍不清楚。哈佛大学和加州大学圣克鲁兹分校的Landen Gozashti和Russell Corbett-Detig团队在《Mobile DNA》发表的研究，首次揭示了双链DNA病毒可能作为introner水平转移的"分子出租车"。

研究团队选取了含有丰富活跃introner的甲藻（dinoflagellate）基因组作为研究对象，包括Polarella和Symbiodinium属的四个分离株。通过深度神经网络工具geNomad进行病毒元件注释，结合blastn比对和进化分析，系统考察了病毒与introner的关联性。

关键技术包括：1）使用geNomad对甲藻基因组进行病毒元件注释和分类；2）基于已知introner共识序列进行blastn比对；3）通过多序列比对和置换检验比较病毒内与基因组其他区域introner的进化分歧度；4）对全长原病毒（provirus）进行功能基因注释。

"双链DNA病毒元件在甲藻基因组中普遍存在"部分显示，在分析的476个病毒元件中，75%属于Bamfordvirae界的dsDNA病毒，其中可精细分类的主要为真多瘤病毒科（eupolintoviridae）成员。这些病毒与自合成型maverick-polinton转座元件相关，许多保留了转座和病毒感染所需的全套基因。

"内含子定殖于多样甲藻的病毒元件"部分发现约25%的病毒元件含有introner，某些单个病毒元件甚至携带数十个来自不同家族的introner。值得注意的是，introner更倾向于插入病毒的非编码区（Fisher精确检验P<0.0001）。在完整的真多瘤病毒原病毒中，研究人员发现了同时携带转座相关基因（如B家族DNA聚合酶pPolB₂
）和病毒形态发生基因（如主要衣壳蛋白MCP）的元件，这些元件两侧具有末端反向重复序列(TIRs)，显示其仍可能具有感染性。

"病毒元件内introner二次插入与病毒介导引入的分子证据"部分通过置换检验比较了病毒内与基因组其他区域introner的分歧度。约90%情况支持"二次插入假说"——introner在病毒整合后插入；但10%案例显示病毒内introner更古老，符合"病毒引入假说"，即病毒可能将introner带入新宿主。

结论部分指出，虽然大多数病毒内introner是宿主整合后插入的，但真多瘤病毒和巨型dsDNA病毒（如藻类DNA病毒科phycodnaviridae）作为已知的HGT载体，完全可能介导introner的跨物种传播。特别是某些病毒元件同时保留感染能力和转座机制，在潜伏期后可重新激活，为introner传播提供了理想载体。该研究为理解内含子获得的进化机制提供了新视角，揭示了病毒在真核基因组可塑性塑造中的重要作用。

这项研究的创新性在于首次将病毒载体与introner传播直接关联，为解释内含子在真核生物中"跳跃式"分布提供了合理解释。未来对病毒携带的自主introner元件的探索，将有助于完整揭示内含子获得的全过程。研究也提示水生单细胞生物（如甲藻）和真菌中高频的HGT现象，可能与其丰富的病毒-宿主互作网络密切相关。