一、復制
病毒復制指病毒粒進(jìn)入侵宿主細胞到最后細胞釋放子代毒粒的全過(guò)程,包括吸附、進(jìn)入與脫殼、病毒早期基因表達、核酸復制、晚期基因表達、裝配和釋放等步驟。
二、吸附與進(jìn)入
T4噬菌體先以其尾絲與大腸桿菌表面受體結合,隨后尾鞘收縮,裸露出的尾軸穿入細菌外壁,把頭部?jì)葍Υ娴腄NA注射到細菌體內。動(dòng)物病毒也是先與細胞受體結合,以后或是靠細胞的吞噬作用進(jìn)入,或是病毒包膜與細胞質(zhì)膜融合后使核殼進(jìn)入。植物病毒則是通過(guò)傷口侵入或通過(guò)媒介昆蟲(chóng)直接注入。一般情況下,病毒均須經(jīng)脫殼,即脫去外被的蛋白質(zhì)釋放核酸,才能進(jìn)行下一步復制。
三、基因表達
將其核酸上的遺傳信息轉錄成信使核糖核酸(mRNA),然后再翻譯成蛋白質(zhì)。一般在核酸復制以前的稱(chēng)早期基因表達,所產(chǎn)生的早期蛋白質(zhì),有的是核酸復制所需的酶,有的能抑制細胞核酸和蛋白質(zhì)的合成;在核酸復制開(kāi)始以后的稱(chēng)晚期基因表達,所產(chǎn)生的晚期蛋白質(zhì)主要是構成毒粒的結構蛋白質(zhì)。早期和晚期蛋白質(zhì)中都包括一些對病毒復制起調控作用的蛋白質(zhì)。
四、轉錄
共有6種方式:雙鏈DNA(dsDNA)的病毒如 SV40,其轉錄方式與宿主細胞相同;含單鏈DNA(ssDNA)的病毒如小DNA病毒科,需要通過(guò)雙鏈階段后再轉錄出mRNA;含單鏈正鏈RNA(ss+RNA)的病毒如脊髓灰質(zhì)炎病毒、煙草花葉病毒和Qβ噬菌體,其RNA可直接作為信使,利用宿主的蛋白質(zhì)合成機器合成它所編碼的蛋白質(zhì);含單鏈負鏈RNA(ss-RNA)的病毒如水皰性口炎病毒和流感病毒,需先轉錄成互補的正鏈作為其mRNA,ssRNA的反錄病毒如雞肉瘤病毒和白血病病毒,需先經(jīng)反轉錄成dsDNA而整含到宿主染色體中,表達時(shí)再轉錄成mRNA,含dsRNA的呼腸孤病毒,則以保守型復制方式轉錄出與原來(lái)雙鏈中的正鏈相同的mRNA。
近年來(lái)發(fā)現有些病毒(如腺病毒和SV40)的基因是不連續的,有外顯子與內含子之分,轉錄后有剪接過(guò)程,把內含子剪除而把外顯子連接起來(lái),才有mRNA的功能。多數病毒的mRNA還需經(jīng)過(guò)其他加工。
病毒基因轉錄所需酶的來(lái)源也不相同,如小DNA病毒科、乳多泡病毒科所需依賴(lài)于DNA的RNA多聚酶,都是利用宿主原有的酶;而彈狀病毒科、正粘病毒科、副粘病毒科和呼腸孤病毒科所需的依賴(lài)于RNA的RNA多聚酶,以及反錄病毒科所需的反轉錄酶,都是病毒粒自備的。
五、翻譯
不同病毒mRNA翻譯的方式是不同的。一般認為噬菌體的翻譯是多順?lè )醋拥,如Qβ的RNA上有3個(gè)順?lè )醋樱閱蝹(gè)肽鏈編碼的基因功能單位),可沿著(zhù)1條mRNA獨立地翻譯出3種多肽。動(dòng)物病毒的翻譯是單順?lè )醋拥,即由其基因組轉錄成不同的mRNA,每種mRNA翻譯成一種多肽。分節段基因組病毒如流感病毒和呼腸孤病毒,每1節段RNA構成1個(gè)順?lè )醋,多分體基因組的植物病毒也是如此。脊髓灰質(zhì)炎病毒的mRNA先被翻譯成1個(gè)分子量為20萬(wàn)的巨肽,再經(jīng)裂解成為衣殼蛋白和酶。
有些病毒如ΦΧ174,Qβ噬菌體和 SV40等,存在基因重疊現象,即按讀碼位相不同而從同一核苷酸序列可以表達出一種以上的蛋白質(zhì)。這是病毒經(jīng)濟地利用其有限的遺傳信息的1種方式。核酸復制DNA病毒按照經(jīng)典的沃森-克里克堿基配對方式進(jìn)行 DNA復制。乳多泡病毒的環(huán)狀 DNA按“滾環(huán)”模式進(jìn)行復制時(shí),需要有核酸內切酶和連接酶參與。病毒RNA是通過(guò)半保留方式復制的,即以病毒RNA(vRNA)為模板,同時(shí)轉錄幾個(gè)互補鏈(cRNA),cRNA轉錄完成并脫落后,又以同樣方式再轉錄出新的vRNA。因此,在感染細胞中可以查出具有部分雙鏈結構而又拖著(zhù)多條長(cháng)短不同單鏈“尾巴”(正在合成中的互補鏈)的“復制中間體”。
病毒核酸復制所需酶的來(lái)源也各不相同。SV40DNA合成所需的酶都來(lái)自宿主。含RNA的Qβ噬菌體、小RNA病毒科和含ssRNA的植物病毒所需RNA多聚酶的某個(gè)亞基,可能由病毒基因編碼,而其他亞基來(lái)自宿主。皰疹病毒DNA復制所需的酶,部分地由病毒編碼,如DNA多聚酶和胸苷激酶,可能還有核苷酸還原酶。痘類(lèi)病毒的獨立自主能力最強,甚至能在去核細胞中進(jìn)行DNA復制,其基因組至少能為75種蛋白質(zhì)編碼,包括DNA多聚酶、胸苷激酶、脫氧核糖核酸酶和聚核苷酸連接酶。
六、裝配與釋放
病毒核酸和結構蛋白是分別復制的,然后裝配成完整的病毒粒。最簡(jiǎn)單的裝配方式(如煙草花葉病毒)是核酸與衣殼蛋白相互識別,由衣殼亞單位按一定方式圍繞RNA聚集而成,不借助酶,也無(wú)需能量再生體系。許多二十面體病毒粒先聚集其衣殼,然后再裝入核酸。有包膜的病毒,在細胞內形成核完后轉移至被病毒修飾了的細胞核膜或質(zhì)膜下面,以芽生方式釋放病毒粒。T4噬菌體則先分別裝配頭部、尾部和尾絲,最后組合成完整病毒粒,裂解細菌而釋放,其中有些步驟需酶的作用
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