DNA病毒的RNA病毒在復制的生化方面有區別,但復制的結果都是合成核酸分子和蛋白質衣殼,然后裝配成新的有感染性的病毒。一個復制周期大約需6~8小時。
(一)雙股DNA病毒的復制
多數DNA病毒為雙股DNA。
雙股DNA病毒,如單純疹病毒和腺病毒在宿主細胞核內的RNA聚合酶作用下,從病毒DNA上轉錄病毒mRNA,然后轉移到胞漿核糖體上,指導合成蛋白質。而痘苗病毒本身含有RNA聚合酶,它可在胞漿中轉錄mRNA。mRNA有二種:早期m RNA,主要合成復制病毒DNA所需的酶,如依賴DNA的DNA聚合酶,脫氧胸腺嘧啶激酶等,稱為早期蛋白;晚期mRNa ,在病毒DNA復制之后出現,主要指導合成病毒的結構蛋白,稱為晚期蛋白。
子代病毒DNA的合成是以親代DNA為模板,按核酸半保留形式復制子代雙股DNA。DNA復制出現在結構蛋白合成之前。
(二)單股RNA病毒的復制
RNA病毒核酸多為單股,病毒全部遺傳信息均含在RNA中。根據病毒核酸的極性,將RNA病毒分為二組:病毒RNA的鹼基序列與mRNA完全相同者,稱為正鏈RNA病毒。這種病毒RNA可直接起病毒mRNA的作用,附著到宿主細胞核糖體上,翻譯出病毒蛋白。從正鏈RNA病毒顆粒中提取出RNA,并注入適宜的細胞時證明有感染性;病毒RNA鹼基序列與mRNA互補者,稱為負鏈RNA病毒。負鏈RNA病毒的顆粒中含有依賴RNA的RNA多聚酶,可催化合成互補鏈,成為病毒mRNA,翻譯病毒蛋白。從負鏈RNA病毒顆粒中提取出的RNA,因提取過程損壞了這種酶,從而無感染性。
1.正鏈RNA病毒的復制以脊髓灰質炎病毒為例,侵入的RNA直接附著于宿主細胞核糖體上,翻譯出大分子蛋白,并迅速被蛋白水解酶降解為結構蛋白和非結構蛋白,如依賴RNA的RNA聚合酶。在這種酶的作用下,以親代RNA為模板形成一雙鏈結構,稱“復制型(Replicativeform)”。再從互補的負鏈復制出多股子代正鏈RNA,這種由一條完整的負鏈和正在生長中的多股正鏈組成的結構,秒“復制中間體(Replicative intermediate) ”。新的子代RNA分子在復制環中有三種功能:(1)為進一步合成復制型起模板作用;(2)繼續起mRNA作用;(3)構成感染性病毒RNA。
2.負鏈RNA病毒的復制流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒和腮腺炎病毒等有囊膜病毒屬于這一范疇。病毒體中含有RNA的RNA聚合酶,從侵入鏈轉錄出mRNA,翻譯出病毒結構蛋白和酶,同時又可做為模板,在依賴RNA的RNA聚合酶作用下合成子代負鏈RNA。
圖21-4 DNA病毒復制的主要步驟
(三)逆轉錄病毒的復制
逆轉錄病毒(Retrovirus)又稱RNA腫瘤病毒(Oncornavirus) ,病毒體含有單股正鏈RNA、依賴RNA的DNA多聚酶(逆轉錄酶)和tRNA。其復制過程分二個階段:第一階段,病毒核時進入胞漿后,以RNA為模板,在依賴RNA的DNA多聚酶和tRNA引物的作用下,合成負鏈DNA(即RNA:DNA),正鏈RNA被降解,進而以負鏈DNA為模板形成雙股DNA(即DNA:DNA),轉入細胞核內,整合成宿主DNA中,成為前病毒。第二階段,前病毒DNA轉錄出病毒mRNA,翻譯出病毒蛋白質。同樣從前病毒DNA轉錄出病毒RNA,在胞漿內裝配,以出芽方式釋放。被感染的細胞仍持續分裂將前病毒傳遞至子代細胞。
(四)病毒蛋白的合成與修飾
病毒mRNA在宿主細胞聚核糖體上翻譯合成病毒結構蛋白和非結構蛋白,結構蛋白是病毒結構的組成成分,非結構蛋白雖然不是病毒的結構成分,但是在病毒復制中具有重要功能,大多是一些催化、調節病毒復制的酶類和調控蛋白。
通常動物病毒mRNA僅翻譯一條連續的完整的病毒多肽鏈,這種mRNA叫做單順反子mRNA (Monocistronic mRNA) 。分段基因級病毒,如流感病毒,核酸分為8個節段,每一節段轉錄一條mRNA,翻譯一種病毒蛋白。有的病毒,如脊髓灰質炎病毒,病毒RNA本身做為,mRNA,首先翻譯出一大分子蛋白,然后在特殊位點被細胞或病毒蛋白水解酶裂解為許多小分子病毒蛋白,包括結構蛋白和非結構蛋白。也有的病毒,如披膜病毒,基因組上有多處轉錄起始和終止碼,分別轉錄出單順反子mRNA并合成各自的病毒蛋白。DNA的轉錄發生在細胞核內,轉錄產物經剪切拼接,并在3'端聚腺苷酸化,5'端加上甲基化帽,轉送入胞漿,合成病毒蛋白。
某些病毒蛋白合成后需要修飾,如磷酸化、糖基化等。由病毒和細胞的蛋白激酶完成磷酸化,這是活化或滅活某些蛋白的一種方式。病毒糖蛋白是在胞漿中與膜相連的核糖體上合成,經粗面內質網、平滑內質網、高爾基氏體到達細胞膜,在此過程中被糖基化。
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