RNA病毒

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单股RNA病毒的复制

RNA病毒核酸多为单股,病毒全部遗传信息均含在RNA中。根据病毒核酸的极性,将RNA病毒分为二组:病毒RNA的硷基序列与mRNA完全相同者,称为正链RNA病毒。这种病毒RNA可直接起病毒mRNA的作用,附着到宿主细胞核糖体上,翻译出病毒蛋白。从正链RNA病毒颗粒中提取出RNA,并注入适宜的细胞时证明有感染性;病毒RNA硷基序列与mRNA互补者,称为负链RNA病毒。负链RNA病毒的颗粒中含有依赖RNA 的RNA多聚酶,可催化合成互补链,成为病毒mRNA,翻译病毒蛋白。从负链RNA病毒颗粒中提取出的RNA,因提取过程损坏了这种酶,从而无感染性。

1.正链RNA病毒的复制以脊髓灰质炎病毒为例,侵入的RNA直接附着于宿主细胞核糖体上,翻译出大分子蛋白,并迅速被蛋白水解酶降解为结构蛋白和非结构蛋白,如依赖RNA的RNA聚合酶。在这种酶的作用下,以亲代RNA为模板形成一双链结构,称“复制型(Replicative form)”。再从互补的负链复制出多股子代正链RNA,这种由一条完整的负链和正在生长中的多股正链组成的结构,秒“复制中间体(Replicative intermediate) ”。新的子代RNA分子在复制环中有三种功能:(1)为进一步合成复制型起模板作用;(2)继续起mRNA作用;(3)构成感染性病毒RNA。

2.负链RNA病毒的复制流感病毒、副流感病毒、狂犬病

毒和腮腺炎病毒等有囊膜病毒属于这一范畴。病毒体中含有RNA的RNA聚合酶,从侵入链转录出mRNA,翻译出病毒结构蛋白和酶,同时又可做为模板,在依赖RNA的RNA聚合酶作用下合成子代负链RNA。

RNA病毒的复制途径

DNA病毒在其基因组复制和表达过程中利用许多的宿主蛋白质。RNA病毒的复制则面临一个特殊的问题,即未受侵染的宿主细胞没有按照RNA模板的指令合成RNA的酶。因此,RNA 病毒必须含有合成这类酶的遗传信息。在RNA病毒中果然先后发现了RNA指导的RNA聚合酶(也叫做RNA复制酶)或RNA指导的DNA聚合酶(也叫做反转录酶)。已知RNA病毒有4种复制和转录途径,若依照惯例把mRNA规定为(+)RNA,其互补链为(—)RNA,根据病毒 RNA和其mRNA的关系,D.Baltimore于70年代初将RNA病毒分为4类。1类病毒为正链RNA病毒如脊髓灰质炎病毒和Qβ噬菌体;它们先合成(—)RNA,再以之作为合成(+)RNA的模板。2类病毒是负链RNA病毒,如狂犬病病毒和疱疹性口炎病毒;其病毒(一)RNA是(+)mRNA合成的模板。3类病毒是双连RNA病毒,如呼肠孤病毒;其病毒(±)RNA指寻(+)mRNA的不对称合成。 4类病毒是逆转录病毒,如Rous肉瘤病毒;这类病毒最特殊,它们通过一个DNA中间物表达病毒(+)RNA的遗传信息。这个DNA中间物是(+)RNA合成的模板。因此,逆转录病毒

的信息流是从RNA到DNA,再返回RNA。

RNA的复制

病毒RNA进入宿主细胞后,还可进行复制,即在RNA指导的RNA聚合酶催化进行RNA合成反应。

RNA复制酶催化的合成反应是以RNA为模板,由5′向3′方向进行RNA链的合成。RNA复制酶缺乏校对功能的内切酶活性,因此RNA复制的错误率较高,RNA复制酶只是特异地对病毒的RNA起作用,而宿主细胞的RNA一般并不进行复制。

病毒RNA复制的几种方式

(1)含正链RNA(+)的病毒(例如,噬菌体Q):(+)RNA充当mRNA,合成蛋白

(+)RNA为模板,复制,合成(-)RNA,再以(-)RNA为模板合成(+)RNA组装成病毒颗粒。

(2)含负链RNA(-)的病毒(例如狂犬病):由(-)RNA合成(+)RNA,再由(+)RNA 合成蛋白质、(-)RNA,组装成病毒。

(3)含双链RNA的病毒(例如呼肠孤病毒):以(-)RNA为模板合成(+)RNA,以(+)RNA为模板合成(-)RNA和蛋白,组装病毒颗粒。

(4)逆转录病毒(例如白血病毒):由RNA反转录为DNA,以DNA为模板合成RNA,翻译蛋白质。

病毒的增殖

1.病毒的复制周期

从病毒进入细胞开始,经基因组复制到子代病毒的释出,称为一个复制周期。

(1)吸附:

►病毒受体:由宿主基因组所编码、控制和表达的一组能参与病毒结合、相互作用,便于病毒感染宿主细胞、位于细胞膜表面的蛋白质组分。

►病毒吸附蛋白:病毒体表面能与细胞受体结合的蛋白质。

病毒受体的分布与病毒对宿主动物的感染范围有关。

有的受体可在多种不同种属的动物细胞上存在。

在同一感染动物中,存在着各种不同类型的病毒受体。

如果没有受体,也没有与受体有关的病毒附着系统,就不可能发生感

染,或感染效能大大降低。

病毒受体是影响病毒宿主特异性和组织嗜性的主要决定因素。

对病毒受体的研究及对病毒-受体结合方式的研究对于抗病毒药物

的筛选有重要的指导意义。

如:流感病毒的表面结构---神经氨酸酶与呼吸道上皮细胞表面的半乳糖-N-

乙酰神经氨酸结合。

人类免疫缺陷病毒的表面结构---gp120与淋巴细胞表面的CD4分子结合。(2)穿入(p e n e t r a t i o n):

病毒吸附在易感细胞表面上后,可通过多种方式进入细胞内。

吞饮---裸露的病毒;如:痘类病毒

融合---包膜病毒;如:流感病毒

直接进入---微小病毒;如:呼肠孤病毒

穿入过程中需一定的温度(25~37℃)及能量供应(细胞中的ATP分解,释放能量)。

(3)脱壳(u n c o a t i n g):

进入易感细胞的病毒体必须脱去衣壳,才能使病毒基因组发挥作用。

不同病毒脱壳的方式各异:

★外壳留在宿主细胞外,如:噬菌体。

★在宿主细胞溶酶体酶的作用下,衣壳蛋白溶解. 如:脊髓灰质炎病毒。

★在宿主细胞溶酶体酶及病毒特有的脱壳酶的双重作用下,衣壳蛋白才能完全溶解.如:痘病毒。

★螺旋对称型病毒无需脱去衣壳亦可进行核酸转录。如:流感病毒

(4)生物合成(b i o s y n t h e s i s):

病毒基因组一旦释放到细胞中,就开始病毒的生物合成。

生物合成一般分两个阶段:

早期合成 ; 晚期合成

①早期合成:

☜抑制宿主细胞的代谢。病毒基因编码转录、翻译抑制细胞代谢的蛋白质;病毒

激活细胞内隐伏的对细胞自身代谢抑制的成分。

☜转录早期mRNA,翻译合成早期蛋白(病毒进行生物合成所需要的酶)

②晚期合成:

病毒子代核酸的复制

病毒基因组转录、翻译

产生病毒结构蛋白。

由于病毒基因组的类型不同,故其病毒基因的转录、蛋白质合成的方式也不同。

双股DNA病毒的复制----多数DNA病毒为双股DNA。

双股DNA病毒,如单纯疹病毒和腺病毒在宿主细胞核内的RNA聚合酶作用下,从病毒DNA上转录病毒mRNA,然后转移到胞浆核糖体上,指导合成蛋白质。

A.病毒基因的mRNA转录(早期转录): 病毒本身含有RNA聚合酶,可在

胞浆中转录

mRNA。mRNA有二种:早期m RNA,主要合成复制病毒DNA所需的酶及调控蛋白等,如依赖DNA的DNA聚合酶,脱氧胸腺嘧啶激酶等,称为早期蛋白;

B. 病毒核酸复制:子代病毒DNA的合成是以亲代DNA为模板,按核酸半保留

形式复制子代双股DNA。DNA复制出现在结构蛋白合成之前。

C. 晚期转录: 晚期mRNA和晚期翻译:晚期蛋白 --- 衣壳蛋白, 包膜蛋白

晚期mRNA,在病毒DNA复制之后出现,主要指导合成病毒的结构蛋白,称为晚期蛋白。

单股RNA病毒的复制----RNA病毒核酸多为单股,病毒全部遗传信息均含在RNA 中。

又可分为: