內源性逆轉錄病毒概念：
逆轉錄病毒屬於逆轉錄病毒科(Retroviridae)，是一類僅感染脊椎動物的單鏈正義不分節RNA病毒。逆轉錄病毒的復制需要將病毒RNA基因組逆轉錄成為DNA，然後將病毒DNA整合到宿主染色體中形成原病毒(provirus)。逆轉錄病毒感染一般發生在宿主體細胞內；極少數情況下，逆轉錄病毒會感染宿主生殖細胞。當逆轉錄病毒感染宿主生殖細胞時，整合到宿主基因組中的逆轉錄病毒便會作為宿主基因組的一部分開始從親代到子代的垂直遺傳，形成內源性逆轉錄病毒(endogenous retroviruses)。內源性逆轉錄病毒廣泛分佈於脊椎動物基因組中，是脊椎動物基因組的重要組成部分；例如，內源性逆轉錄病毒約占人類基因組的5%-8%[1,2]。
內源性逆轉錄病毒研究意義[3]
內源性病毒元件對理解病毒遠古進化的意義
病毒的起源可能早於細胞生命的出現，而且病毒可能對細胞生命的起源和早期進化有著深遠的影響，因此研究病毒的起源和遠古進化對於理解生命的起源具有重要的意義。病毒（尤其是RNA病毒）的進化速率很高，通過分子鐘推斷出來的病毒起源時間很近，這與通過病毒-宿主共進化史推斷出的病毒遠古起源之間存在明顯的不一致。而內源性病毒元件隨著宿主的進化而進化，因此進化速率較低。內源性病毒元件記錄瞭遠古的病毒感染事件，為研究病毒的遠古進化史提供瞭重要的“分子化石”。例如，使用分子鐘方法估測現有外源性絲狀病毒（Filovirus）的最近共同祖先的年齡不超過1萬年，而Taylor等人通過研究哺乳動物基因組內的內源性絲狀病毒直系同源整合事件發現絲狀病毒至少有幾千萬年的歷史。分子鐘方法估計靈長類動物慢病毒（Lentivirus）僅有幾百年的歷史，而通過分析內源性病毒元件發現慢病毒在大約2100-4000萬年前整合到哺乳動物中，說明慢病毒是一類很古老的病毒。總之，內源性病毒元件的發現極大的拓展瞭我們對於病毒起源和遠古進化的理解。
內源性病毒元件對宿主生物學的影響
整合到宿主基因組後，大部分內源性病毒元件積累有害突變，在長期進化過程中逐漸片段化甚至丟失。另一方面，一些病毒基因可能會對宿主產生有利的作用，因此會被宿主保留下來。在進化的過程中，宿主“馴化”（Domestication）病毒基因使其參與宿主生物學功能的過程被稱為選配（Co-option）。目前已發現許多內源性病毒元件選配事件，這些選配的內源性病毒元件參與瞭多種宿主生物學過程。
內源性逆轉錄病毒對於宿主而言是一把“雙刃劍”。內源性逆轉錄病毒可以插入到宿主重要基因中，從而破壞相關基因的表達。一些人類逆轉錄病毒和某些疾病密切相關，比如人類內源性逆轉錄病毒可能引發精神分裂癥和癌癥。另一方面，脊椎動物有時也會“馴化”內源性逆轉錄病毒的基因為己用，此過程也被稱為擴展適應(Cooption或exaptation)。脊椎動物能夠招募內源性逆轉錄病毒的蛋白參與到自身的生命活動中，例如對抗病毒感染和胎盤形成。內源性逆轉錄病毒env基因產物可以結合並封閉宿主細胞表面受體，幹擾外源病毒與宿主細胞受體間的識別，從而使宿主細胞免受外源病毒的侵染。內源性逆轉錄病毒基因產物介導的抗病毒策略在鼠、火雞、貓和綿羊等動物中均有發現。除幹擾外源病毒結合宿主細胞受體外，內源性逆轉錄病毒編碼的蛋白還可幫助宿主阻礙外源逆轉錄病毒的復制。
內源性逆轉錄病毒在調控宿主基因表達過程中也發揮瞭重要的作用。逆轉錄病毒基因組中含有很多順勢作用元件，因此內源性逆轉錄病毒插入到基因的調控區域可能會改變基因的表達模式。Chuong等人發現內源性逆轉錄病毒參與到瞭幹擾素應答轉錄網絡的進化，並在多種哺乳動物中獨立地成為很多幹擾素誘導基因的增強子。此外，基因組內特定位置內源性逆轉錄病毒的同源重組還會介導染色體重排的發生，在脊椎動物基因組進化中發揮瞭重要作用。
對宿主免疫的影響
宿主會招募內源性病毒元件的蛋白來對抗外源病毒的感染。選配的病毒蛋白對抗外源病毒感染發生在病毒生命周期的各個階段。在許多脊椎動物中，內源性逆轉錄病毒的被膜蛋白會與外源病毒的被膜（Env）蛋白競爭細胞表面受體蛋白，從而保護宿主免受外源病毒入侵。宿主限制性因子Fv1（Friend virus susceptibility 1）來源於選配的內源性逆轉錄病毒的衣殼蛋白（Gag），Fv1蛋白可直接結合侵入細胞的外源性逆轉錄病毒的衣殼蛋白，阻止病毒遺傳物質的釋放，從而抑制外源病毒的復制。
對宿主生理學的影響
宿主選配的內源性病毒元件除瞭參與到宿主免疫反應外，還可能參與到宿主其它生理學過程中。人類胚胎發育過程需要合胞素蛋白（Syncytin）誘導形成合胞體，人類合胞素蛋白便來源於內源性逆轉錄病毒的被膜蛋白。許多哺乳動物在進化過程中至少十次獨立選配內源性逆轉錄病毒的被膜病毒形成合胞素蛋白。內源性逆轉錄病毒被膜蛋白的選配事件對於哺乳動物胎盤的起源和進化具有十分重要的影響。此外，Redelsperger等發現合胞素蛋白也可以促進成肌細胞融合和肌肉形成，該研究可能有助於我們理解哺乳動物肌肉雌雄二型性產生的機制。
對宿主基因表達的影響
病毒基因組本身能夠編碼順式調控元件（Cis-regulatory elements）來調控病毒基因的表達。整合到宿主組之後，內源性病毒元件的順式作用元件會影響附近宿主基因的表達。例如，逆轉錄病毒的長末端重復序列（Long terminal repeats，LTRs）含有調控病毒基因表達的增強子，在整合事件發生後，有些內源性病毒的編碼區域被清除遺留下長末端重復序列，這些單獨的長末端重復序列上的增強子會被宿主選配來調控宿主基因的表達。此外，內源性病毒元件來源的長鏈非編碼RNA（Long non-coding RNA，lncRNA）會作為啟動子修飾哺乳動物的胚胎幹細胞多能性。
內源性逆轉錄病毒的挖掘方法[4]
傳統方法就不介紹瞭，在二代測序技術出現後，越來越多的物種基因組被公佈，尤其是今年來三代測序技術發展，在全基因組水平上系統地挖掘和分析內源性逆轉錄病毒成為可能。
目前已有多種方法可在全基因范圍內進行內源性逆轉錄病毒的挖掘，較常用的是RetroTector。該方法主要是通過首先識別內源性逆轉錄病毒兩端的長末端重復區域(LTR)，接著識別病毒蛋白保守域(motif)，再重建原始逆轉錄病毒蛋白質序列等來實現內源性逆轉錄病毒的挖掘。但是，如果內源性逆轉錄病毒插入到宿主基因組時間較久，那麼它們會在進化的過程中片段化，兩端的LTR可能會丟失。因此，基於識別LTR的方法更適合挖掘插入時間較近、結構相對完整的內源性逆轉錄病毒，但可能會低估內源性逆轉錄病毒的多樣性。
南京師范大學韓老師課題組自己建立的方法：
新方法基本思路如圖2.1所示,可以分為三個主要步驟,詳細過程見參考[4]的論文材料方法部分。
內源性逆轉錄病毒在宿主基因組中的擴增方式[4]
內源性逆轉錄病毒的在宿主基因組中增殖方式主要有兩種，一種是生殖細胞或者體細胞中的內源性逆轉錄病毒能夠產生完整的病毒顆粒，這些病毒可以重新整合到其他宿主細胞中，這個過程稱為重感染(reinfection)。重感染是人類基因組中內源性逆轉錄病毒增殖的主要方式。除此之外，內源性逆轉錄病毒也可以通過轉座的方式實現擴增。其中，通過自身基因編碼的病毒蛋白在生殖細胞中増殖的方式為順式(ds)轉座，該方式需要內源性逆轉錄病毒具有功能性的gag、pol和env基因。但是，有一些內源性逆轉錄病毒可利用感染同一細胞的其它逆轉錄病毒編碼的蛋白質實現自身增殖，並不需要完全具有三種功能性基因，這種方式稱為反式(trans)轉座。有研究發現通過逆轉錄轉座增殖的內源性逆轉錄病毒拷貝數更多。內源性逆轉錄病毒LAPs(intracistemalA-tpye particles)雖然缺少基因，但也可以通過轉座的方式在宿主基因組中迅速增殖。
補充學習
擬逆轉錄病毒和逆轉錄病毒基因組都可編碼逆轉錄酶（Reverse transcriptase，RT）和核糖核酸酶H1（RNase H1，RH）。逆轉錄病毒基因組為單鏈RNA，而擬逆轉錄病毒基因組為雙鏈DNA [5]。與逆轉錄病毒不同的是，擬逆轉錄病毒基因組不編碼整合酶，其復制過程無需整合到宿主基因組中。擬逆轉錄病毒可以感染植物（花椰菜花葉病毒科）和脊椎動物（嗜肝病毒科），而逆轉錄病毒屬於逆轉錄病毒科，僅感染脊椎動物。
參考文獻：
[1] Belshaw R, Pereira V, Katzourakis A, et al. Long-term reinfection of the human genome by endogenous retroviruses. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2004, 101:4894-4899.
[2] Hayward A, Grabherr M, Jern P. Broad-scale phylogenomics provides insights into
retrovirus—host evolution. Proceedings of the National Academy of Sciences of the
United States of America, 2013, 110:20146-20151.
[3] 擬逆轉錄病毒的起源與進化，南京師范大學，宮震。
[4] 脊椎動物內源性逆轉錄病毒多樣性和進化的研究, 南京師范大學，許曉雨。[5] Temin HM. Reverse transcription in the eukaryotic genome: retroviruses, pararetroviruses, retrotransposons, and retrotranscripts. Molecular Biology and Evolution, 1985, 2 :455-468.
聲明：本文絕大部分內容來自參考文獻[3]和[4]兩位老師的畢業論文，僅僅用來自己學習，方便查找資料，如若侵權，無條件刪除。
