由于本科病毒體積很小,多數成員的致病性不明或不引起嚴重疾病,不太引起人們的注意,所以發(fā)現較晚。只有在病毒分離培養技術(shù)顯著(zhù)提高和電子顯微鏡廣泛應用之后,一些病毒學(xué)家才偶然地從一些生物材料如繼代細胞系培養物和動(dòng)物的腫瘤組織中發(fā)現了這類(lèi)病毒,從而找到了為病毒學(xué)者們早已預言的最小單股DNA病毒。研究表明,本科病毒在自然界的分布極為廣泛,并與多種疾病有關(guān),從而才開(kāi)始引起病毒學(xué)者的重視。
本科病毒無(wú)論從大小和形態(tài)上,都與小RNA病毒相似,它們之間的相似形態(tài)和不同的核酸類(lèi)型,恰好互相對應。本科病毒的拉丁語(yǔ)名稱(chēng)Parvoviridae中的“Parvo”系細小之意。其共同的形態(tài)結構特征是:無(wú)囊膜,直徑約18~26nm,二十面體對稱(chēng),衣殼約由32個(gè)長(cháng)3~4nm的殼粒構成。病毒粒子在氯化銫溶液中的浮密度較大,為139~142g/cm3。立體對稱(chēng)的衣殼包圍著(zhù)一個(gè)分子的單股線(xiàn)狀DNA。核酸的分子量為15×106~20×106。堿基中G+C的含量占核酸總量的41%~53%。本科病毒的一個(gè)突出特點(diǎn)是對外界因素具有強大的抵抗力,能耐受脂溶劑和較高溫度的處理,而不喪失其感染性。
病毒在細胞核內增殖。某些細小病毒需要有輔助病毒的協(xié)助才能增殖,另一些細小病毒雖能自行復制,但需依賴(lài)細胞有絲分裂過(guò)程中的某些功能。根據病毒的宿主不同,該科分成兩個(gè)亞科,即細小病毒亞科(Parvovirinae)和濃病毒亞科(Densovirinae),前者的宿主是脊椎動(dòng)物,后者的是節肢動(dòng)物。在國際病毒分類(lèi)委員會(huì )第六次報告中,細小病毒亞科分為細小病毒屬(Parvovrius)、紅病毒屬(Erythrovirus)和依賴(lài)病毒屬(Dependovrius),相當于原來(lái)的腺病毒伴隨病毒屬)。原來(lái)的濃病毒屬提升為濃病毒亞科。細小病毒屬又稱(chēng)“細小DNA病毒屬”,是本病毒科中最主要的病毒屬,我們將對其重要代表分別予以敘述。而對其余的病毒屬,則只扼要介紹如下:依賴(lài)病毒屬以腺聯(lián)病毒(AAV)1型為代表種,另包括腺聯(lián)病毒2型、3型、4型和5型以及雞腺聯(lián)病毒、牛腺聯(lián)病毒、犬腺聯(lián)病毒、馬腺聯(lián)病毒和綿羊腺聯(lián)病毒。
腺聯(lián)病毒是一類(lèi)缺損病毒,它們的基因組不完備,必須在有輔助病毒——腺病毒與之同時(shí)存在的條件下,才能復制出有感染性的后代。本屬病毒的一個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)是其DNA呈互補性,也就是說(shuō),在同一種病毒中有的病毒粒子中含有正極性的DNA,有的病毒粒子中含有負極性的DNA,即含有不同極性DNA的病毒粒子同時(shí)存在。在DNA提取過(guò)程中,不同極性的核酸分子,很容易發(fā)生退火,形成互補的雙股DNA。上述特性引起了病毒學(xué)者的注意。AAV1、AAV2與人類(lèi)有關(guān),有的研究者發(fā)現30%的兒童含有抗AAV抗體,并常同時(shí)發(fā)現抗腺病毒的抗體。馬AAV是Dutto1975年從患呼吸道病駒分離獲得的。在比利時(shí),很多牛含有抗牛AAV抗體。犬AAV是從犬肝炎病毒培養物中分離出來(lái)的,很多日本犬的血清中含有抗體。禽AAV是從鵪鶉支氣管炎病毒培養物中分離來(lái)的。腺聯(lián)病毒的致病性,目前尚不清楚。
紅病毒屬 該屬僅有一個(gè)成員,即B19病毒(B19V)。B19V是自主復制病毒,與AAV一樣,正、負極性的DNA分子均可以作為病毒的基因組。B19V是人的一種病源,主要引起人的皮疹、慢性溶血性貧血和孕婦流產(chǎn)、死胎。其靶器官是骨髓,主要引起骨髓中的成紅細胞和外周血液中的網(wǎng)織紅細胞的消失。 濃病毒亞科下設三個(gè)病毒屬:濃病毒屬(Densovirus)、艾特拉病毒屬(Iteravirrus)和康特拉病毒屬(Contravirus)。該亞科的成員均分離自節肢動(dòng)物,有6個(gè)正式成員和13個(gè)暫定成員。病毒均能自我復制,不依靠輔助病毒。其DNA也是互補的,在人工提取過(guò)程中能自動(dòng)形成雙股DNA。
細小病毒的基因組長(cháng)約5000nt,在線(xiàn)性單鏈DNA(ssDNA)分子的3和5端均有發(fā)夾結構。3端的發(fā)夾結構長(cháng)115~116nt,5端的長(cháng)200~242nt。多數成員的基因組既可是負極性DNA分子,也可是正極性DNA分子,而少部分成員的基因組只是負極性的DNA分子;蚪M有2個(gè)主要的ORF:NSORF和SORF,前者的產(chǎn)物為基因復制和轉錄所必需,后者編碼衣殼蛋白。某些病毒還有一些較小的ORF。鼠細小病毒(MMV)的NSORF編碼2種非結構蛋白NS1和NS2,而其SORF則編碼3種結構蛋白VP1~3。VP1和VP2的序列大部分相同,只是VP1的氨基端多了一部分氨基酸序列,而VP3則是由VP2在蛋白酶作用下裂解而來(lái)。其它大部分細小病毒的結構蛋白的合成亦與此相似。
人們提出了許多細小病毒基因組的復制模型。有的模型比較簡(jiǎn)單,有的則較為復雜。但不同模型的基本點(diǎn)一致,即先以3端發(fā)夾結構的3—OH為引物合成基因組的互補鏈,形成復制型中間體(RF),再通過(guò)RF產(chǎn)生子代病毒的基因組,F以AAV為例說(shuō)明細小病毒的復制過(guò)程(圖37-1)。由圖可見(jiàn)AAV的復制過(guò)程如下:①基因組的兩端形成發(fā)夾結構;②以3端發(fā)夾結構的3-OH為引物合成基因組的互補鏈,形成RF分子,該過(guò)程由宿主細胞的DNA聚合酶(如α和δ)催化完成;③在圖中箭頭處切斷親代鏈,該過(guò)程可能由NS1蛋白催化完成;④以切口處的3-OH為引物,延伸被切斷的親代鏈,這樣親代鏈的3末端即發(fā)生了倒置重排;⑤在拓撲異構酶作用下,線(xiàn)性雙鏈分子發(fā)生重分異構化,即每條鏈的兩端均形成發(fā)夾結構;⑥以一條鏈的3端發(fā)夾結構為引物,以另一條鏈為模板合成一個(gè)新的RF分子,同時(shí)形成一個(gè)子代基因組DNA。RF分子進(jìn)入新一輪的DNA復制,新合成的基因組既可以作為模板復制新的子代基因組,也可被包裝進(jìn)入衣殼形成子代病毒粒子。從上可以看出AAV的基因有兩個(gè)特點(diǎn):一是互補雙鏈均可作為病毒DNA復制的模板鏈;二是基因組末端的發(fā)夾結構發(fā)生倒置重排。
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