了解大型DNA病毒的进化

美国犹他大学的研究人员正利用纳米孔全基因组测序来了解宿主—病原体竞争期间，大型DNA病毒所采用的进化机理¹。 与其他双链 DNA病毒一样， 牛痘病毒具有快速适应的能力，尽管其单核苷酸突变率相对较低（与单链 DNA 或 RNA 病毒相比)¹。 

之前对病毒的研究鉴定了出两种会抑制宿主应对感染反应的蛋白质——E3L和 K3L^2,3。经证明，敲除 E3L 基因后通过人细胞系传代模拟宿主—病原体竞争，导致长串联排列中发生 K3L 基因重复。并且，在这些 E3L 缺失的的毒株中，在K3L基因内发现了一个单核苷酸变体（编码 H47R 的氨基酸改变），其编码可增加致病性。

根据犹他大学的研究小组的研究，短读长测序平台能提供在群体水平上了解 H47R 等位基因频率以及 K3L 基因座上总体覆盖度变化的信息。然而，它们不能在串联重复序列中进行点突变的基因分型或鉴定拷贝数的变化¹。

为了了解病毒进化过程中产生的这些独特的适应机制，研究小组转向了由纳米孔技术提供的、能够跨越大型重复 DNA 区域的长序列读长。结果显示，尽管拷贝数的增加稳定在第 10 代（高达 15 拷贝)，H47R 的 SNP 累积则是由第 10代 的低频率累积到第 20 代的近乎固定不变（图)⁴。该研究小组还表明，两种遗传改变的组合对病毒适应性的增加要比单独 基因的改变增加得更多。该小组利用纳米孔 技术提出了一种双链病毒进化的新方式，其中罕见的有利变体迅速固定在多个基因拷贝 中。

研究人员在总结工作时表示：

“……证明了长读长测序能够对复杂的基因组动力学进行高分辨率解析。[……] 这种类型的分析为明确确定串联基因重复的序列内容，并准确识别这些基因重复内的变体提供了框架”⁴.  

该小组现在计划利用纳米孔长读长来进行变体定相研究。

本研究案例来源于微生物白皮书。