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Cell头条：奇妙的基因组“手风琴”
单个基因的复制就能对抗宿主抗病毒防御，这听起来好像不太真实，但是痘病毒(poxviruses)在病毒演化过程中，通过一个基因的快速多拷贝扩增，就能适应并对抗宿主的抗病毒防御，这被称为“基因组手风琴”(Genomic Accordions)，利用这个机制，痘病毒实现了突变率虽然低，但能快速进化，这一由Fred Hutchinson癌症研究中心完成的成果公布在Cell杂志上。
同期Cell也以“Poxvirus Use a Gene Accordion to Tune Out Host Defenses”为题推荐了这项研究成果，专家们指出，“基因扩增，突变和删除的多步骤过程，帮助痘病毒克服了宿主的抗病毒防御，这种机制能遗传适应性，将能在许多生物学事件进行广泛的应用。”
痘病毒(Poxviridae)是哺乳动物的最大及最复杂的病毒，包含两个亚科痘病毒脊索亚科 (Chordopoxvirinae)、痘病毒昆虫亚科 (Entomopoxvirinae)，其中最有名的就是天花病毒，天花的病原Variola病毒为Orthopoxvirus属，这一病毒曾经摧残全人类，目前已被扑灭，但是最近常被认为是一种有可能之再新兴之疾病。其它的痘病毒如骆驼痘(camel pox)及ectromelia造成低等动物的皮肤发疹。
痘病毒属于双链DNA病毒，与RNA病毒不同，双链DNA病毒虽然突变率低，但是却能快速进化，从而发展出对人类和动物攻击性强的病毒变种。那么痘病毒是采用了什么机制，实现这一进化的呢?
在这篇文章中，研究人员揭开了这个谜底，他们指出了这种大型的双链DNA是通过一种特殊机制，从而能从宿主的免疫系统中逃脱出来，并变得具有耐药性的，这种机制不仅有助于理解传染疾病在动物和人类传播的机制，而且也可以用于分析其它生物学现象。
文章的通讯作者为Fred Hutchinson癌症研究中心的Harmit S. Malik，以及Nels C. Elde，或者表示，“痘病毒中有许多编码基因，能帮助它们对抗宿主免疫防御，促进传染”，“尽管有充足的证据表明，痘病毒基因组发生了适应性变化，克服了宿主防御，但是我们仍然不知道这一机制的具体内容。”
为了弄清楚这一机制，研究人员细胞培养了牛痘病毒，这是之前用在天花疫苗中的一种病毒，研究人员希望通过分析这种病毒的变化，来模拟病毒适应性进化。
之前的研究证明一种宿主防御蛋白：PKR(蛋白激酶R)是痘病毒传染的主要屏障，为此痘病毒通过进化出两个编码基因：K3L和E3L，来对抗这一屏障。研究人员分析了牛痘病毒在敲除E3L基因后如何演化，从而在有人类PKR存在的前提下成功复制。
“戏剧性的是，这个‘弱化’后病毒的快速系列变化，导致其病毒株在人类细胞中能快速的复制”，Malik说。研究人员进一步分析了这种演化模式，发现病毒快速击败PKR，是通过选择性的增加了基因组中K3L基因的拷贝数。
Malik将这种快速适应比喻成乐器手风琴的风箱在拉动的时候出现的膨胀，“当K3L拷贝数持续增多，K3L蛋白的表达也快速扩张，从而抑制了免疫系统的应答”，他说。这表明能快速扩充其基因组的病毒，具有比其它未能扩充的病毒，更具即时进化能力。
而且这一手风琴的比喻也有进一步的含义――除了观察到E3L缺失病毒株的快速基因表达，研究人员还发现在获得了一个适应性突变后，病毒又交换了一个有益的突变，形成更小的基因组印迹。
“我们的研究表明尽管痘病毒基因表达并不长，但是能进行有效适应性进化，这有助于它们在免疫系统，和药理环境中存活下来”，Malik说，“找到这种扩增的方式，也许能为我们提供对抗相关病原体更有效的抗病毒策略。”
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